中国科学院上海天文台邓洪平研究员领导的国际合作科研团队，对流浪行星质量天体形成机制的最新研究成果。这种神秘天体2000年才被首次探测到且近5年观测样本陡增，团队发现其由年轻恒星的星周盘发生潮汐相互作用直接形成，这一成果对理解星团对行星形成的影响等有着重要意义。
在天文学领域中，存在着一类颇为神秘的天体——流浪行星质量天体。这类天体直到2000年才首次被人类探测到，而在近5年的时间里，其观测样本数量急剧增加。它们的质量介于恒星与行星之间，而且不被任何恒星所束缚，就像宇宙中的“流浪者”一般，这也使得天文学界对它们的形成过程充满了好奇。
由中国科学院上海天文台邓洪平研究员领衔的国际合作科研团队，经过深入研究后有了新的发现。以往天文学家们认为，流浪行星质量天体可能是分子云坍缩形成的极低质量恒星，或者是从母恒星系统中被抛射出来的巨行星。但是，这两种理论都存在缺陷，它们无法解释流浪行星质量天体数量众多、多体系统繁杂以及其与恒星运动特征之间的一致性等问题。
这是詹姆斯·韦布空间望远镜对猎户座星云中“四合星”星团附近区域的近红外波段成像。（由中国科学院上海天文台提供）
邓洪平研究员的团队通过高精度流体动力学模拟发现了新的形成机制。当两颗年轻恒星的星周盘以特定的角度和速度近距离相遇时，潮汐力就会发挥作用，拉伸并形成细长的“潮汐桥”。这些桥状结构在引力的作用下会进一步收缩为致密的线状分子云，最终断裂并坍缩成独立的流浪行星质量天体。
实验模拟表明，在密集星团中这种形成过程的产生效率非常高。当星周盘以每秒2 - 3公里的速度、300 - 400天文单位的距离相互交错而过时，“潮汐桥”的线密度会超过稳定性的临界值，这样就能够同时产生多个流浪行星质量天体，甚至可以形成紧密的双星或三星系统。
这是相遇星周盘之间形成“潮汐桥”并坍缩形成流浪行星质量天体双星的三维流体力学模拟示例。（由中国科学院上海天文台提供）
在致密的“四合星”星团中，恒星之间相遇频繁，并且恒星速度弥散恰好在每秒2 - 3公里之间，这就像是形成流浪行星质量天体的“摇篮”，孕育了目前所观测到的最大的流浪行星质量天体群。而在恒星运动速度弥散很小的IC348星团中，流浪行星质量天体就非常罕见。此外，形成的流浪行星质量天体周围还保留了延展的气体盘，这与观测结果高度吻合，进一步证明了本次研究提出的星周盘发生潮汐相互作用直接形成流浪行星质量天体理论的可靠性。
这是相遇星周盘拉扯出成对流浪行星质量天体的三维模拟。（由中国科学院上海天文台提供）
这项研究是由中国科学院上海天文台联合香港大学和美国加州大学圣克鲁兹分校、瑞士苏黎世大学等中外研究机构的合作伙伴共同完成的，相关成果论文于北京时间27日凌晨在国际学术期刊《科学进展》发表。这一成果对于理解星团对行星形成的影响、探索恒星形成和行星形成的边界具有重要意义。研究团队认为，他们提出的这种全新的形成机制，不仅能够解释流浪行星质量天体的丰度和性质，还暗示着它们可能代表了一类全新的天体，这有助于我们更好地理解宇宙中天体的形成过程。而且，目前流浪行星质量天体的观测样本正在迅速增长，中国科学院上海天文台领导的系外地球巡天计划能通过微引力透镜法高效地搜寻流浪行星，针对不同星团中流浪行星质量天体发生率和性质的研究，将进一步揭示这个全新机制在宇宙中的普适性。
本文总结了中国科研团队对流浪行星质量天体形成机制的研究成果。该天体2000年被探测到且近年样本增多，以往理论难以解释其特性，团队发现是星周盘潮汐相互作用使其形成，这一成果有助于理解星团对行星形成影响等多方面意义，并且随着观测样本增加，相关研究将进一步揭示新机制的普适性。
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