新研究表明銀河系中至少有500億顆流浪行星

  導語:根據保守的估計,我們的銀河系至少擁有2000億顆恆星。據估計這些恆星中有四分之一的恆星已經失去了一顆或更多的行星。這就是說,有至少500億顆行星在自由漂浮。

  據外媒報道,荷蘭萊頓大學的天文學家報告稱,我們的銀河系中至少有500億顆行星可能是自由漂浮的——與任何恆星系統無關。

  他們的結論來自於對獵戶星座四合星團中大約1500顆恆星的最新模擬研究。獵戶星座距離我們大約1300光年。他們假設四合星團中有2522顆行星環繞500顆恆星轉動,通過模擬實驗,他們發現其中357顆行星會在它們演化的頭1100萬年內變成自由漂浮的行星。

  萊頓大學的天文學家西蒙-波特吉斯-茲瓦特(Simon Portegies Zwart)說:“其中281顆行星會離開星團,其他的行星則成爲星團內自由漂浮的行星。”

  在獵戶星座四合星團恆星演化規律和動態的計算機模擬實驗中,研究者最終撰寫了一篇相關論文發表在《天文學與天體物理學》(Astronomy & Astrophysics)雜誌上。這篇論文的第一作者艾倫-範-埃特倫(Arjen van Elteren)和第二作者波特吉斯-茲瓦特估計,在所有燃燒氫的所謂主序恆星中,有24%至72%的恆星會產生自由漂浮的行星。

  該研究小組的模擬實驗允許每顆恆星產生四五顆行星。這包括不同質量的行星,從質量爲地球三倍的行星一直到質量爲地球500倍的棕矮星。它們的軌道是圓形的平面軌道,與母星的距離相當於地球和太陽距離的400倍。

  茲瓦特稱,根據保守的估計,我們的銀河系至少擁有2000億顆恆星。他估計這些恆星中有四分之一的恆星已經失去了一顆或更多的行星。這就是說,有至少500億顆行星在自由漂浮。

  茲瓦特說,行星系統會受到內部演化的影響,但也會受到外部擾動的影響。他指出,失去一個或多個行星的行星系統往往有更多的傾斜軌道。

  在我們的地球圍繞太陽旋轉的過程中,我們往往忘記我們出生在一個稠密的、混亂的星團中,而我們在太空中的路徑並不總是如此平穩。

  茲瓦特說:“行星之間以及行星與它們的主星之間發生碰撞是很常見的現象。這種現象發生在超過3%的行星系統中。”在目前已知的4000個行星系統中,他預計有大約120個行星系統經歷了某種程度的碰撞。

  獵戶星座四合星團有多麼典型呢?

  茲瓦特說,它是非常典型的!銀河系中有數千個這樣的星團。我們就出生在一個星團中,這個星團的特徵與四合星團相似,也許質量要大一點,比如說它擁有2500到3000顆恆星,而不是1500顆恆星。

  茲瓦特稱,獵戶星座四合星團是伽利略於1617年發現的,由大約2000顆恆星組成,但現在還沒有確切的數字。這是一個年輕的開放星團——由幾千顆在同一個分子云中誕生的、年齡大致相同的恆星組成的鬆散的星團。這個星團在其周圍由氣體和塵埃組成的星雲中經常會產生恆星,天文學家稱其爲獵戶座大星雲(M42)。

  茲瓦特說,它似乎是由大量的小質量恆星與少數大質量恆星組成的,很可能與形成我們的太陽系的原始星雲非常相似。

  但在早期,這樣的星團是非常動盪的地方。在稠密的星團中,行星將解脫束縛,變得自由,這主要是由於某個太陽系中恆星的相互作用或行星的內部擾動。

  茲瓦特說,在稠密的星團中,與其他恆星的邂逅往往會使行星系統變得不穩定。他說,這種不穩定性隨後會導致行星發生拋射。

  一旦一顆恆星離開星團,它捕獲一顆行星的機會就變得微乎其微。在形成行星系統的星團中,年輕行星星團往往是最脆弱的。一旦星團分散(由於銀河系的影響),它的外部影響力就會減弱,只有內部動態過程仍在繼續。但是,如果沒有來自外部的驅動力,這些因素不太可能導致重大的不穩定。

  至於我們自己的太陽系呢?茲瓦特說,由於太陽系內部的擾動或附近一顆恆星經過,地球在早期可能失去了它的其中一個兄弟姐妹。

  茲瓦特說,如果我們的地球失去了一兩個兄弟姐妹,而且它們的質量可能沒有海王星大。他說,目前,與其他恆星邂逅的唯一跡象是柯伊伯帶和塞德娜(Sedna)的存在。塞德娜是一顆位於太陽系最外層的矮行星。茲瓦特說,我們的四顆內行星具有良好的平面運行軌道,這是在沒有很多擾動的情況下長時間演化的自然結果。

  “但是,在木星和土星剛剛形成和這些岩石行星剛開始出現的早期,但誰知道發生了什麼呢?”茲瓦特說。

  在幾億年的時間裏,微小的水星只有極少的可能性墜入太陽。茲瓦特說,太陽系中行星的軌道是混亂的。他說,由於與金星和木星之間長期發生軌道共振,水星墜入太陽的機率約爲5%。這意味着,在很長的時間跨度中,我們這些行星的混亂軌道可能會產生不穩定性。就水星的情況而言,這種不穩定性可能導致水星在引力作用下墜入太陽。

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