[圖文]天文學家解釋太陽為什麼不會吞噬地球?
面對如此「美食」,太陽為何一點不「嘴饞」?
當天文學家在上世紀90年代中期注意到那些圍著遙遠恆星繞行的行星時,他們困惑了。他們發現很多像木星那樣大的行星離恆星實在太近了,它們的「一年」甚至只相當於地球上的幾天。看情形,它們遲早有一天會被恆星給吞噬。
相比之下,為什麼小得多的地球卻沒有被太陽拉到身邊,吞而食之呢?
地球40億年前就該被太陽吞噬?
沒人相信木星那樣大的一個星球能夠在離恆星那樣近的距離形成,以恆星的溫度,那些物質早在到達那個位置融合為行星之前就已經被氣化了。
但一些理論家已經有了解釋。那些巨大的行星可能像木星一樣在較遠的位置形成,然後因為引力的原因慢慢向恆星移動,直到在較近的位置形成穩定的軌道。這聽上去很有道理,但有一個小問題:如果這種解釋是正確的,那像地球這樣的「小傢伙」就根本不應該存在了;它該在40億年之前就移動到太陽裡頭了。
氣體雲引力將行星「綁」在太陽周圍
美國天文學家莫迪凱-馬克·麥克勞承認:「這的確是個問題。」不過,麥克勞和他的夥伴們已經解決了這個問題。
人們原先認為,當太陽系最初形成的時候,行星穿過一片盤狀的氣體雲。它們的通過攪混並壓縮了氣體雲,被壓縮的氣體雲用自身的引力依次拖動原行星。初始模式顯示,原行星將被向太陽的方向拖動,這種拖動將在氣體雲最終消散後停止,但這時一切已經太晚了,行星已經永遠地被太陽俘虜了。
引力不僅往內拉行星,也往外推行星
但這些早期的模式沒有考慮氣體雲溫度的上升,實際上,溫度的上升限制了氣體雲的密度,並將減小它拖動原行星的引力。除此之外,麥克勞的合作者,現供職於劍橋大學的斯梅-簡·帕爾德庫珀發現,氣體雲的引力不僅將行星推向恆星,也會將行星推離恆星,行星之所以向恆星方向移動,是因為朝向恆星的推動力大於背離恆星的推動力,行星最後停下來的位置就是兩股相反的推動力合力為0的地方。他說:「當行星被推到這個位置時,它們停下來了。」這其中包括像地球一樣較小的行星。
最終,盤狀的氣體雲消散了,原行星的軌道則永久地固定了下來。
這就是為什麼地球停在現在的位置,沒有被太陽拉到身邊的原因。那些遙遠的大行星們則很不幸,它們受到的內外推力合力為0的地方,已經離恆星很近了。
行星軌道不由恆星決定,而由自己決定
事實上,行星軌道最終的確定取決於每個行星系統獨特的所有因素——初始原行星盤包含有多少物質,多少是塵埃多少是氣體,塵土的顆粒有多大,恆星的溫度有多高以及很多其他因素。正因為如此,我們應該預計到每個恆星系有一點不同。事實上,當我們發現了越來越多的恆星系後,它們確實是有區別的。