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计算机模拟表明:行星扎堆在流行的轨道上

计算机模拟表明,来自婴儿类太阳恒星的高能辐射在它们的原行星盘内雕塑出空隙,那些空隙起到屏障和藩篱的作用,迫使巨行星扎堆在那些偏爱的轨道上。
“在原行星盘内我们看到几种相互竞争的过程:吸积,缓慢地把盘物质输送到恒星上面;行星的形成,从这些盘内的冷尘埃和气体中生成,”雷开斯特大学的理查德·亚历山大解释道。“到原行星盘生命的末期,光致蒸发超越了吸积过程,为类太阳恒星在1-2AU(天文单位,1AU等于日地距离)处打开一个空隙。”
空隙位置的变化取决于恒星的质量;对较低质量的恒星光致蒸发在较靠近恒星的位置打开空隙,而对较大质量的恒星,则在较远离恒星的位置打开空隙。那些空隙作为屏障或者说藩篱,迫使行星在某些轨道上扎堆,同时在原行星盘内的其他地方留下‘荒无人烟的’现象。
计算机模拟表明,来自婴儿类太阳恒星的高能辐射有可能在年轻的的恒星
系统内产生空隙,导致行星在某些轨道上的扎堆现象。
“我们的研究主要聚焦在类似太阳的恒星上,但当我们在不同质量的恒星周围发现更多行星后,我们期望看到在不同位置的扎堆现象和‘荒无人烟的’现象,”亚历山大说。“我们认为光致蒸发确实在所有原行星盘内发生,但它可能在某些系统内比在其他系统内更加有效率,因为某些恒星比其他恒星辐射更多的高能辐射。这些不同过程之间的竞争导致我们看到的太阳系外行星的丰富多彩的差异性。” 
亚历山大以及月球和行星实验室的同事Ilaria Pascucci,后者于本周初在得克萨斯州召开的第43届月球和行星科学会议上报告了这个最新结论,他们利用雷开斯特大学的ALICE高性能计算设备模拟原行星盘经历物质吸积到中心恒星上面以及光致蒸发的效果。他们探索了各种发展中的恒星系统,巨行星在不同位置和不同时间阶段的各种不同组合,他们发现行星向内迁移直到定居在稳定的轨道上的模拟观测,也发现一旦某颗巨行星遇到光致蒸发造成的空隙地带时,它就死亡了。
“行星在空隙之前或者之后停住,就造成了扎堆现象,”Pascucci说,他补充道,在光致蒸发雕塑出空隙之前很早就已经形成的行星向内迁移,很可能掉到恒星上面。“行星的本地集中现象在行星盘内的其他地方留下了没有任何行星的区域。这种不均匀分布正是我们在许多新近发现的恒星系统内看到的,当我们发现更多太阳系外行星,我们将能够验证这些预言的细节,并了解更多有关行星形成条件的情况。”

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