新的研究发现年轻的行星是扁平结构而不是球形

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从顶部（左）和侧面（右）观察的模拟年轻星球。信用:arXiv（2024年）。DOI: 10.48550/arxiv

（）据天文学和天体物理学：来自中央兰开夏大学（UCLan）的天体物理学家发现，行星在形成后会呈类似smarties的扁平形状，而不是之前认为的球形。

这项发表在《天文学与天体物理学快报》上的研究表明，原行星是最近在恒星周围形成的非常年轻的行星，是一种被称为扁球体的扁平结构。该论文目前可以在arXiv预印本服务器上访问。

来自UCLan杰雷米亚·霍罗克斯数学、物理和天文研究所的研究小组使用计算机模拟根据盘不稳定性理论模拟行星的形成，该理论表明原行星是在短时间内由围绕年轻恒星运行的大型旋转致密气体盘破裂形成的。

通过这种方法，研究小组确定了行星的属性，将其与观测结果进行了比较，并研究了气态巨行星的形成机制。他们专注于研究年轻行星的形状以及这些行星如何成长为大型气态巨行星，甚至比木星更大。他们还研究了在各种物理条件下形成的行星的特性，如环境温度和气体密度。

最近毕业的博士生亚当·芬顿博士领导了这项研究。他说:“在过去的三十年里，人们发现了许多系外行星，这些行星围绕着我们太阳系以外的其他太阳系的恒星运行。尽管观察到了成千上万的黑洞，但它们是如何形成的仍然无法解释。

“人们认为，它们要么是通过‘核心吸积’形成的，这是尘埃粒子的逐渐增长，它们在长时间尺度内聚集在一起形成越来越大的物体，要么是直接通过年轻恒星周围的大型旋转原恒星盘在短时间尺度内破裂形成的，这就是我们所说的盘不稳定性理论。

“这一理论很有吸引力，因为大型行星可以在距离其主恒星很远的地方非常快地形成，这解释了一些系外行星观测结果。

“这是一个要求极高的计算项目，在英国的DiRAC高性能计算设施上需要50万个CPU小时。但结果是惊人的，值得付出努力。”



原恒星盘中行星形成的计算机模拟。信用:arXiv（2024年）。DOI: 10.48550/arxiv

UCLan天体物理学博士兼合作研究员Dimitris Stamatellos博士说:“我们已经研究行星形成很长时间了，但以前我们从未想过在模拟中检查行星形成时的形状。我们一直认为它们是球形的。

“我们非常惊讶它们竟然是扁圆球体，非常类似于聪明人。“

对年轻行星扁平形状的观测证实可能会回答行星如何形成的关键问题，指向目前不太受欢迎的圆盘不稳定性模型，而不是核心吸积的标准行星形成理论。

研究人员还发现，当物质落到新行星上时，新行星就会生长，这些物质主要来自它们的两极而不是它们的赤道。

这些发现对年轻行星的观测具有重要意义，因为它们表明行星通过望远镜出现的方式取决于视角。对年轻行星的这种观察对于理解行星形成机制非常重要。

研究人员正在利用改进的计算模型跟进这一发现，以研究这些行星的形状如何受到它们形成环境的影响，并确定它们的化学成分，以与詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）未来的观测结果进行比较。

在过去几年中，利用阿塔卡马大型毫米阵列（ALMA）和甚大望远镜（VLT）等观测设施对年轻行星进行观测已经成为可能。