2001年12月10日-11日夜間，用ESO/MPG 2.2m望遠(yuǎn)鏡的廣角光學(xué)鏡拍下的獵戶座星云圖像。
據(jù)外媒報(bào)道，荷蘭萊頓大學(xué)的天文學(xué)家報(bào)告稱，我們的銀河系中至少有500億顆行星可能是自由漂浮的——與任何恒星系統(tǒng)無(wú)關(guān)。
他們的結(jié)論來(lái)自于對(duì)獵戶星座四合星團(tuán)中大約1500顆恒星的最新模擬研究。獵戶星座距離我們大約1300光年。他們假設(shè)四合星團(tuán)中有2522顆行星環(huán)繞500顆恒星轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，他們發(fā)現(xiàn)其中357顆行星會(huì)在它們演化的頭1100萬(wàn)年內(nèi)變成自由漂浮的行星。
萊頓大學(xué)的天文學(xué)家西蒙-波特吉斯-茲瓦特(Simon Portegies Zwart)說(shuō)：“其中281顆行星會(huì)離開(kāi)星團(tuán)，其他的行星則成為星團(tuán)內(nèi)自由漂浮的行星。”
在獵戶星座四合星團(tuán)恒星演化規(guī)律和動(dòng)態(tài)的計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)中，研究者最終撰寫(xiě)了一篇相關(guān)論文發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》(Astronomy & Astrophysics)雜志上。這篇論文的第一作者艾倫-范-埃特倫(Arjen van Elteren)和第二作者波特吉斯-茲瓦特估計(jì)，在所有燃燒氫的所謂主序恒星中，有24%至72%的恒星會(huì)產(chǎn)生自由漂浮的行星。
該研究小組的模擬實(shí)驗(yàn)允許每顆恒星產(chǎn)生四五顆行星。這包括不同質(zhì)量的行星，從質(zhì)量為地球三倍的行星一直到質(zhì)量為地球500倍的棕矮星。它們的軌道是圓形的平面軌道，與母星的距離相當(dāng)于地球和太陽(yáng)距離的400倍。
茲瓦特稱，根據(jù)保守的估計(jì)，我們的銀河系至少擁有2000億顆恒星。他估計(jì)這些恒星中有四分之一的恒星已經(jīng)失去了一顆或更多的行星。這就是說(shuō)，有至少500億顆行星在自由漂浮。
茲瓦特說(shuō)，行星系統(tǒng)會(huì)受到內(nèi)部演化的影響，但也會(huì)受到外部擾動(dòng)的影響。他指出，失去一個(gè)或多個(gè)行星的行星系統(tǒng)往往有更多的傾斜軌道。
在我們的地球圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，我們往往忘記我們出生在一個(gè)稠密的、混亂的星團(tuán)中，而我們?cè)谔罩械穆窂讲⒉豢偸侨绱似椒€(wěn)。
茲瓦特說(shuō)：“行星之間以及行星與它們的主星之間發(fā)生碰撞是很常見(jiàn)的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象發(fā)生在超過(guò)3%的行星系統(tǒng)中。”在目前已知的4000個(gè)行星系統(tǒng)中，他預(yù)計(jì)有大約120個(gè)行星系統(tǒng)經(jīng)歷了某種程度的碰撞。
獵戶星座四合星團(tuán)有多么典型呢?
茲瓦特說(shuō)，它是非常典型的!銀河系中有數(shù)千個(gè)這樣的星團(tuán)。我們就出生在一個(gè)星團(tuán)中，這個(gè)星團(tuán)的特征與四合星團(tuán)相似，也許質(zhì)量要大一點(diǎn)，比如說(shuō)它擁有2500到3000顆恒星，而不是1500顆恒星。
茲瓦特稱，獵戶星座四合星團(tuán)是伽利略于1617年發(fā)現(xiàn)的，由大約2000顆恒星組成，但現(xiàn)在還沒(méi)有確切的數(shù)字。這是一個(gè)年輕的開(kāi)放星團(tuán)——由幾千顆在同一個(gè)分子云中誕生的、年齡大致相同的恒星組成的松散的星團(tuán)。這個(gè)星團(tuán)在其周?chē)蓺怏w和塵埃組成的星云中經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生恒星，天文學(xué)家稱其為獵戶座大星云(M42)。
茲瓦特說(shuō)，它似乎是由大量的小質(zhì)量恒星與少數(shù)大質(zhì)量恒星組成的，很可能與形成我們的太陽(yáng)系的原始星云非常相似。
但在早期，這樣的星團(tuán)是非常動(dòng)蕩的地方。在稠密的星團(tuán)中，行星將解脫束縛，變得自由，這主要是由于某個(gè)太陽(yáng)系中恒星的相互作用或行星的內(nèi)部擾動(dòng)。
茲瓦特說(shuō)，在稠密的星團(tuán)中，與其他恒星的邂逅往往會(huì)使行星系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。他說(shuō)，這種不穩(wěn)定性隨后會(huì)導(dǎo)致行星發(fā)生拋射。
一旦一顆恒星離開(kāi)星團(tuán)，它捕獲一顆行星的機(jī)會(huì)就變得微乎其微。在形成行星系統(tǒng)的星團(tuán)中，年輕行星星團(tuán)往往是最脆弱的。一旦星團(tuán)分散(由于銀河系的影響)，它的外部影響力就會(huì)減弱，只有內(nèi)部動(dòng)態(tài)過(guò)程仍在繼續(xù)。但是，如果沒(méi)有來(lái)自外部的驅(qū)動(dòng)力，這些因素不太可能導(dǎo)致重大的不穩(wěn)定。
至于我們自己的太陽(yáng)系呢?茲瓦特說(shuō)，由于太陽(yáng)系內(nèi)部的擾動(dòng)或附近一顆恒星經(jīng)過(guò)，地球在早期可能失去了它的其中一個(gè)兄弟姐妹。
茲瓦特說(shuō)，如果我們的地球失去了一兩個(gè)兄弟姐妹，而且它們的質(zhì)量可能沒(méi)有海王星大。他說(shuō)，目前，與其他恒星邂逅的唯一跡象是柯伊伯帶和塞德娜(Sedna)的存在。塞德娜是一顆位于太陽(yáng)系最外層的矮行星。茲瓦特說(shuō)，我們的四顆內(nèi)行星具有良好的平面運(yùn)行軌道，這是在沒(méi)有很多擾動(dòng)的情況下長(zhǎng)時(shí)間演化的自然結(jié)果。
“但是，在木星和土星剛剛形成和這些巖石行星剛開(kāi)始出現(xiàn)的早期，但誰(shuí)知道發(fā)生了什么呢?”茲瓦特說(shuō)。
在幾億年的時(shí)間里，微小的水星只有極少的可能性墜入太陽(yáng)。茲瓦特說(shuō)，太陽(yáng)系中行星的軌道是混亂的。他說(shuō)，由于與金星和木星之間長(zhǎng)期發(fā)生軌道共振，水星墜入太陽(yáng)的幾率約為5%。這意味著，在很長(zhǎng)的時(shí)間跨度中，我們這些行星的混亂軌道可能會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定性。就水星的情況而言，這種不穩(wěn)定性可能導(dǎo)致水星在引力作用下墜入太陽(yáng)。
但是，茲瓦特說(shuō)，如果真的失去水星，那么這將對(duì)地球本身沒(méi)有任何影響。但這樣的事件發(fā)生的幾率并非為零，這進(jìn)一步證明了距離太陽(yáng)的第三顆行星——我們的地球——的軌道是多么的偶然。(騰訊科技編譯/樂(lè)學(xué))
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