形成行星的新方法，一个几十年的难题被解决了吗？

　　在过去的25年中，科学家已经发现了超过4000个行星，它们位于我们太阳系的边界之外。从相对较小的岩石和水上世界到炽热的天然气巨人，这些行星展现出了惊人的多样性。

　　这种变化并不意外。科学家用来研究行星形成的复杂计算机模型也产生了截然不同的行星。这些模型更难解释的是观察到的围绕其他恒星发现的行星的质量分布。大多数都属于中等质量的范畴，质量为几个地球质量的行星，大约相当于海王星的质量。即使在太阳系的背景下，天王星和海王星的形成仍然是个谜。与瑞士NCCR行星有关的苏黎士大学和剑桥大学的科学家们现在提出了一个由综合模拟支持的替代解释。

　　“当行星由所谓的气体和尘埃的原行星盘形成时，引力的不稳定性可能是驱动机制，”苏黎世大学的研究合著者，计算天体物理学教授，NCCR行星成员Lucio Mayer解释道。在此过程中，磁盘中的灰尘和气体由于重力而聚集在一起并形成致密的螺旋结构。然后，它们成长为行星构造块，最终成为行星。

　　这个过程发生的规模非常大——跨越了原行星盘的规模。“但是在更短的距离上——单个行星的规模，另一种力量占主导：磁场与行星并排发展，”梅耶阐述道。“这些磁场搅动了磁盘的气体和灰尘，从而影响了行星的形成。为了全面了解行星形成过程，重要的是不仅要模拟磁盘中的大型螺旋结构。”该研究的主要作者，梅耶尔（Mayer）的前博士研究生，现为剑桥大学邓洪平研究员（研究员）表示，该研究的主要作者说。

　　但是，重力和磁力的大小和性质的差异使这两个力很难集成到同一行星形成模型中。到目前为止，计算机模拟通常很好地捕捉了其中一种作用力的效果，而对另一种作用通常效果不佳。为了获得成功，团队开发了一种新的建模技术。这需要在多个不同领域的专业知识：首先，他们需要对重力和磁力有深刻的理论理解。然后，研究人员必须找到一种将理解转化为代码的方法，该代码可以有效地计算出这些对比力。最后，由于大量必要的计算，因此需要一台功能强大的计算机，例如瑞士国家超级计算机中心（CSCS）的“ Piz Daint”。

　　几十年前的难题解决了吗？

　　面对困难，一切都在正确的时间汇聚在一起并实现了突破。“通过我们的模型，我们能够首次证明磁场使成长中的行星难以继续积累超过一定点的质量。结果，巨型行星变得越来越稀少，中等质量的行星变得更加频繁，这与我们在现实中观察到的相似。”

　　这些结果只是第一步，但它们清楚地表明了在行星形成模拟中考虑更多物理过程的重要性。我们的研究有助于了解在我们的银河系中非常常见的形成中间质量行星的潜在途径。苏黎世大学的研究合著者，理论天体物理学教授，NCCR PlanetS的成员Ravit Helled总结说。“这也有助于我们大致了解原行星盘。”