并非所有行星都需依赖母恒星而生。根据韦伯太空望远镜新观测,一些孤独流浪在星际空间的巨行星在没有母星引导前提下,也能自主积聚物质形成自己的伙伴,此发现进一步挑战现有行星系统形成理论。

目前科学界最广泛接受的行星形成理论是“原行星盘模型”(Protoplanetary Disk Model),优雅地解释了太阳系、其他恒星周围观测到的大多数行星系统共同特征。

简单来说,行星诞生于恒星周边的原行星盘“育儿园”,首先微米级尘埃通过静电力和凡得瓦力相互黏附,像滚雪球一样逐渐长成卵石级微行星,接着微行星之间通过引力碰撞整合,直到原行星盘内出现数十~数百个“赢家”:从微行星增长为质量相当于月球~火星的原行星(Protoplanets) 或称“行星胚胎”,这些天体引力已能主宰轨道附近区域。

接着根据原行星盘内所处位置,原行星会蜕变成2种截然不同的行星:靠近系统内侧的原行星经历数千万年猛烈碰撞和整合,最终形成几颗较大的岩石行星;靠近系统外侧的原行星先形成巨大固体核心,然后开始疯狂吸积周围氢气和氦气形成厚重大气层,最终形成气态巨行星、冰巨行星。

该模型得到大量观测证据支持,但最近韦伯太空望远镜却发现1颗孤独流浪的巨大行星,似乎在没有恒星的情况下形成自己的行星系统。

韦伯望远镜观测到流浪行星周围存在类似原行星盘的盘状结构。

流浪行星指不围绕任何恒星公转的行星,独自一人在浩瀚星际空间自由漂浮,理论认为这些“流浪行星”主要有2种来源:

  1. 被母星系“踢”出的行星:行星系统形成早期,行星之间引力互动作用非常剧烈,质量较小的行星可能被较大行星(特的强大引力“弹射”出去,最终完全摆脱母星系引力束缚,从此开始在星际空间孤独流浪。
  2. 失败的恒星:一小团星际气体云在自身引力下坍缩,但气体云质量太小了,核心不足以点燃核融合反应成为一颗恒星,最后形成一个独立、具行星质量的棕矮星,从未属于任何恒星系统。

研究团队利用韦伯望远镜,在2024年8~10月观测8颗年龄仅数百万年的年轻流浪行星,质量都与木星相当,结果发现其中6颗流浪行星周围显现温暖尘埃产生的红外辐射,表明周围存在由气体尘埃组成的盘状结构,与围绕婴儿恒星的原行星盘情况类似。

更令人兴奋的还在盘状结构内检测到硅酸盐颗粒,这是尘埃聚集结晶的初期迹象,反过来说,是形成岩石行星的早期阶段。

综上所述,这些巨大行星即使缺少母恒星引导,似乎也能积聚足够物质并形成自己的伙伴,组成新家园。

研究人员表示,这种现象完全颠覆我们对行星形成的既有认知,需进行更多观测证明系统真实程度,期待未来能观测更多类似流浪行星,进一步探讨形成机制。

新论文发表在《天文期刊》(The Astronomical Journal)。

(图片来源:AI生成)