新模擬技術下太陽內部和行星軌道關係圖

 

    近日，來自美國和英國的科學家們使用最新的模擬技術來揭示有關行星形成的全部過程。這種新型模擬技術使用一維模式，詳細的模擬了行星從「氣體塵埃」向「行星」轉化的過程，完整的再現了行星一百萬年的進化過程，揭示了地球的誕生過程。

    在過去20年中，科學家進行的有關行星形成的的模擬(即行星是怎樣從原行星盤中發展出來的)都是以行星將被太陽所吸引為前提，因此這些模擬得出的結論一直與地球的實際情況相違背。

    據報道，來自美國自然歷史博物館和英國劍橋大學的研究人員設計出的這種新的模擬技術顯示：原行星盤溫度的變化會導致其外部和內部物質的移動，在這個過程中行星得以從原行星盤中安全解脫出來，形成自己的軌道。當原行星盤開始消散，行星就被留了下來，而不是與它的母恆星發生碰撞。這項研究的結果日前在美國天文學會2010年年度會議上公佈。

    其實，在恆星的誕生過程中，也會形成一個由氣體和塵埃組成的原行星盤，由於星盤的中平面是不傳熱的，因此無法通過向外層空間輻射熱量快速冷卻下來，所以太陽的溫度非常高。

    英國劍橋大學的研究人員突破性的將「溫度」這個因素引入了這種新模擬。研究表明，原行星盤的溫度結構決定了其裡面的低質量行星的運動方向。這一重要的論斷為後來的地球誕生的研究工作奠定了基礎。

    美國天文學會的研究人員將這種最新的模擬技術進一步進行深化，它們將原行星盤在長期演變過程中的溫度和密度結構考慮進去。這樣的模擬結果顯示，在原行星盤一生的演變過程中，行星在星盤的內部和外部物質移動的中間區域形成軌道。隨著星盤的逐漸消散，軌道也會緩慢地向內移動。一旦氣體密度下降到足夠低的程度，行星將會擺脫星盤的影響，這時的行星的軌道將變為一個類似圍繞太陽旋轉的行星軌道。

    美國自然歷史博物館天體物理學館長兼物理科學部主席莫迪凱·馬克·麥克羅(Mordecai-Mark Mac Low)說「我們試圖瞭解行星是如何在孕育它的原行星盤的演變過程中與原行星盤展開互動的，我們發現形成地球的行星能夠在原行星盤的『陷沒』中生存下來，而沒有被太陽所吸引。」

    美國自然歷史博物館天體物理學部的弗拉基米爾·里拉(Wladimir Lyra)說：「在該項目中，我們使用了一維模式，因為三維模式的費用浩大，而且僅能追蹤到星盤演化過程中大約100個軌道，時間局限約為1000年，因此我們拋棄了三維模式，使用一維模式可以一目瞭然地觀察到原行星盤在一百萬年的進化過程中發生的事。」

    麥克羅將研究報告在美國天文學會的會議上進行了公佈，報告目前還提交給了《天體物理學雜誌》發表。這項研究由美國自然歷史博物館、美國國家科學基金會和美國航天局提供資金。