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2017年,美国加州理工学院的菲利普·霍夫曼(philiphopks)团队提出了一个革命性的模型:j1407b的环系不是“残余”
,而是“正在进行中的卫星系统”
。
简单来说,j1407b形成时,周围有一个巨大的原始星盘。
随着时间推移,星盘中的物质开始聚集形成卫星,但这个过程并不彻底——一部分物质留在了环系中,成为“卫星胚胎”
的“原料库”
。
这些胚胎通过引力相互作用,塑造了环系的结构:小主,这个章节后面还有哦,,后面更精彩!
胚胎的引力会将环中的物质拉向自己,形成更密集的子环;胚胎之间的碰撞会产生大量尘埃,填充环系的缝隙;胚胎的轨道共振(比如周期比为2:1)会维持环系的稳定性,防止物质坍缩。
霍夫曼团队用流体动力学模拟(hydrodynaicsiution)验证了这个模型:当环系中存在一个质量约为001倍木星的胚胎时,它会在环中制造出3条大缝隙,与观测完全一致;模拟显示,环系的寿命约为100万年——如果超过这个时间,环中的物质要么坍缩形成卫星,要么被恒星风吹走。
这意味着,j1407b的环系是一个“年轻”
的系统,正在快速演化——它可能在未来100万年内,形成几颗像木星伽利略卫星那样的大卫星。
3对比:j1407b与土星环的“进化阶段”
j1407b的环系与土星环,其实是行星形成的“不同阶段”
:土星环是“老年阶段”
:物质已经基本聚集形成卫星,只剩少量残余;j1407b的环系是“青年阶段”
:物质还在聚集,卫星尚未完全形成。
土星环的质量约101?kg,而j1407b的环系质量约1023kg——前者是“精简版”
,后者是“完整版”
。
这让我们得以窥见太阳系形成初期的样子:土星可能也曾有过这样一个巨大的环系,后来逐渐坍缩形成了土卫六、土卫二等卫星。
四、未解决的问题:宇宙给我们的“考题”
j1407b的发现,不仅带来了惊喜,也抛出了更多问题——这些问题,可能需要未来几十年的观测才能解答。
1j1407b的身份:行星还是褐矮星?如前所述,j1407b的质量在10-40倍木星之间。
要确定它的身份,需要更精确的径向速度测量——通过观测恒星j1407的摆动(由j1407b的引力引起),计算其质量。
如果质量≤13倍木星,它是行星;如果≥13倍,它是褐矮星。
2环系的未来:会形成卫星吗?根据霍夫曼的模型,环系会在100万年内坍缩形成卫星。
但这些卫星会有多大?会不会像木星的伽利略卫星那样拥有大气层?会不会有宜居卫星(比如表面有液态水)?这些问题,取决于环系中物质的分布和胚胎的生长速度。
3环系中的“生命种子”
:有机分子的意义j1407b的环系中含有5的有机分子(比如甲烷、乙烷)。
这些分子是生命的“前体”
——如果未来形成卫星,这些有机分子可能会被带到卫星表面,甚至形成生命。
这是不是宇宙中生命起源的另一种可能?结语:宇宙的“活实验室”
j1407b不是另一个土星,它是宇宙给我们的“活实验室”
——它让我们看到了行星形成的“现场”
,让我们理解土星环和木星卫星的起源有了参考。
正如埃里克·马马杰克所说:“j1407b的环系,是一本关于行星形成的‘百科全书’——我们每读一页,都能更接近宇宙的真相。”
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