被称为“JuMBO”的奇怪宇宙物体如何失控的奥秘

黄俊琼

两个流氓JuMBO被逐出他们的恒星系统，但仍然被捆绑在一起。（图片来源：Robert Lea（与Canva共同创作））

据美国太空网（Robert Lea）：2023年底，天文学家在猎户座星云中发现了一个惊人的发现。使用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST），该团队发现了40对行星质量的物体，但没有一对围绕恒星运行。它们被称为木星质量双星，或称JuMBO。

简而言之，这一发现直接挑战了恒星诞生和行星形成理论。这些球体的起源仍然未知，也不清楚如此多的成对天体是如何在距离地球约1350光年的猎户座恒星托儿所游荡的。

然而，现在，来自内华达大学和斯通布鲁克大学的天体物理学家团队认为他们可能已经解开了这个谜题。该团队提供了一个令人信服的模型来解释这些奇怪的身体是如何从它们的家庭系统中弹出的，在仍然与二元伴侣配对的情况下变得无赖。如果这些发现是正确的，可能会彻底改变我们对行星进化的认识。

内华达天体物理中心博士后王一涵在一份声明中说：“我们的模拟表明，恒星的近距离相遇可以自发地将成对的巨行星从它们的原生系统中喷出，导致它们在太空中相互环绕。”。“这些发现可能会显著改变我们对行星动力学和宇宙中行星系统多样性的看法。”

JuMBO的挑战

JuMBO一直是一个很难解释的问题，因为它们的存在不太符合经典的恒星形成或行星形成模型。

作为热的、气态的和双星，JuMBO最初看起来似乎是在气体和尘埃云中过于密集的区域坍塌时形成的。这就是恒星的形成方式，甚至是所谓的“失败恒星”或棕矮星所遵循的机制，棕矮星之所以得名，是因为它们未能收集到足够的质量，在核心将氢融合为氦，这是恒星的一个决定性特征。

然而，JuMBOS可能会走另一条通往现实的道路。例如，恒星拥有双星伴侣的几率会随着这些恒星质量的降低而显著降低。例如，大约75%的大质量恒星存在于双星配对中，但只有50%的质量与太阳相似的恒星与恒星伴侣在一起。在双星中发现质量约为太阳0.75倍的棕矮星的几率微乎其微，接近零。

棕矮星的平均质量大约是木星的75倍。因此，人们可以推断，质量比这小的恒星永远不应该存在于双星中——当然，在同一星云中发现40颗恒星的频率也不高。木星的质量低于棕矮星的下端，不到木星质量的13倍。那么，发生了什么事？



猎户座星云中木星质量双星的插图（图片来源：双子座天文台/Jon Lomberg）

此外，JuMBO也不能用标准的行星形成模型来解释。这些模型可以看到它们是从母恒星周围的残余气体中诞生的，或者如果你使用的是双星系统，则是恒星。这是因为，尽管我们知道行星经常被赶出它们的母系，成为无赖行星，也就是在没有母恒星的情况下在宇宙中游荡的宇宙孤儿，但这个过程应该是如此剧烈，以至于它会分裂出任何可能受引力束缚的行星。

因此，天文学家仅在猎户座星云中就发现了40对木星，这一事实似乎排除了一些反常的弹射事件，这些事件导致一对行星一起弹射而没有分裂。

因此，为了解开JuMBOS可能来自哪里的谜团，该团队对弹射事件进行了高级超级计算机模拟。这些“N体”模拟使他们能够探索密集星团中的相互作用，这可能意味着大质量行星被喷出，但仍在引力作用下相互结合。结论是木星可能来自人口稠密的星团。如果是这样的话，那么这些奇怪的自由浮动二进制文件实际上可能很常见。

该团队的研究结果对我们对行星形成的总体理解产生了影响，表明JuMBO配对中行星体之间的轨道分离以及轨道形状等特征可能会影响影响行星诞生的湍流环境条件。

团队成员、石溪大学物理学教授Rosalba Perna在声明中表示：“它引入了恒星动态相互作用，这是在致密恒星环境中发展不寻常行星系统的一个重要因素。”。

该团队的研究为未来的JuMBO调查奠定了基础，可能会使用帮助发现这些恒星配对的仪器：JWST。它还告诉研究人员，行星的形成是一个比以前所知的更加多样化和令人兴奋的过程。

“了解木星的形成有助于我们挑战和完善行星形成的主流理论，”团队成员、联合国后勤基地天体物理学家朱兆寰在声明中说。“JWST即将进行的观测可能会帮助我们做到这一点，为每一次观测提供新的见解，帮助我们更好地制定新的巨行星形成理论。”

该团队的研究于星期五（4月19日）发表在《自然天文学》杂志上。