聯(lián)合團(tuán)隊(duì)揭示流浪行星質(zhì)量天體形成新機(jī)制

中國科學(xué)院上海天文臺(tái)（以下簡稱上海天文臺(tái)）研究員鄧洪平領(lǐng)導(dǎo)的國際合作團(tuán)隊(duì)，提出了形成流浪行星質(zhì)量天體（PMOs）的全新機(jī)制，即通過年輕恒星的星周盤發(fā)生潮汐相互作用直接形成，對(duì)理解星團(tuán)對(duì)行星形成的影響、探索恒星形成和行星形成的邊界具有重要意義。2月27日，相關(guān)研究發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》。

PMOs是質(zhì)量低于氘燃燒極限（約13倍木星質(zhì)量）的天體，廣泛存在于年輕星團(tuán)中，其質(zhì)量接近巨行星，卻不被任何恒星所束縛。自2000年被首次探測到以來，科學(xué)家認(rèn)為PMOs可能是分子云坍縮形成的極低質(zhì)量恒星，或是從母恒星系統(tǒng)中被拋射出來的巨行星。然而，這兩種理論均無法解釋PMOs的一些特性。

研究團(tuán)隊(duì)通過高精度流體動(dòng)力學(xué)模擬發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩顆年輕恒星的星周盤以特定角度和速度近距離相遇時(shí)，潮汐力會(huì)拉伸并形成細(xì)長的“潮汐橋”。這些橋狀結(jié)構(gòu)在引力作用下進(jìn)一步收縮為致密的線狀分子云，最終斷裂并坍縮成獨(dú)立的天體——即PMOs。

相遇星周盤之間形成潮汐橋并坍縮形成PMO雙星的三維流體力學(xué)模擬示例。圖片由研究團(tuán)隊(duì)提供

模擬顯示，這一過程在密集星團(tuán)中的產(chǎn)生效率極高。當(dāng)星周盤以每秒2-3公里的速度、300-400 日地距離（AU）的距離擦肩而過時(shí)，潮汐橋的線密度超過穩(wěn)定性的臨界值，可同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)PMOs，甚至形成緊密的雙星或三星系統(tǒng)。此外，PMOs周圍還保留了延展的氣體盤，這與觀測結(jié)果高度吻合，進(jìn)一步驗(yàn)證了該理論的可靠性。

鄧洪平表示，該機(jī)制不僅能解釋PMOs的豐度和性質(zhì)，還暗示它們可能代表了一類全新的天體，為理解宇宙中流浪行星的形成機(jī)制提供了新的思路。目前，PMOs的觀測樣本正在迅速增長，上海天文臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)的系外地球巡天計(jì)劃將通過微引力透鏡法高效地搜尋流浪行星，針對(duì)不同星團(tuán)中PMO發(fā)生率和性質(zhì)進(jìn)行研究，以期進(jìn)一步揭示這一機(jī)制在宇宙中的普適性。