為什麼那麼多人支持星雲說?太陽系真的是由星雲形成的嗎?

2020-12-20 天文在線

關於太陽系形成的標準模型是指太陽系起源於巨大的星際雲。那麼是什麼支撐了這一理論呢?或許支持這一理論最令人信服的證據就是對我們的銀河系現今在其他地方發生相同進程的觀測。如果在銀河系中,太陽系是以一種不同於其他星系的方式而形成,這將會很奇怪,因為物理學被認為在任何地方都起作用。 我們看見恆星在巨大的氣體雲和塵埃雲的深處形成,我們甚至看見年輕的恆星周圍環繞著由碎片組成的圓盤,這看起來就像是我們所認為的行星是由碎片圓盤組成的。

其他的證據來自於對這一過程的模擬。許多天文學家花費大量時間在計算機上構建這一物理過程的詳細模擬。 你可以輸入物理應該如何發生的模擬細節,然後運行它來查看結果。目前對由氣體雲形成太陽系的模擬工作進行得非常好。

對太陽系本身的觀測也支持這一理論。事實上,正是這些觀測結果首先引出了該理論的提議。

第一,所有的行星都沿同一方向繞太陽運行。 它們的大多數衛星也沿這個方向運行,行星和太陽也沿同樣的方向旋轉。如果它們都是由原太陽周圍的碎片盤形成,那麼這是可以預料的。

第二,這些行星也有正確的特徵,它們是由一個主要由氫組成的圓盤圍繞著一個年輕而熾熱的太陽形成的。那些靠近太陽的行星含有的氫非常少,因為當它們形成的時候,由於圓盤太熱而不能凝結。更遠處的行星大多是氫(因為氫主要存在於圓盤中),而且質量要大得多,因為它們可以由更多的物質構成。

最終,在這一模型中,太陽主要由氫氣組成。這也可以被驗證。對太陽的觀測結果與一個主要由氫組成的巨大球體在核心通過核聚變產生熱量的預期驚人地一致。這種成分也可以用日震學(關於「日震」的研究)來測量,並與理論相符。

相關知識

太陽系的形成和演化始於46億年前一片巨大分子雲中一小塊的引力坍縮。大多坍縮的質量集中在中心,形成了太陽,其餘部分攤平並形成了一個原行星盤,繼而形成了行星、衛星、隕星和其他小型的太陽系天體系統。

以藝術家的觀念繪出的原行星盤

太陽系裡諸多行星均被認為成形於「太陽星雲」,而太陽星雲是太陽形成中剩下的氣體和塵埃形成的圓盤狀雲。目前被接受的行星形成假說稱為吸積,在這裡行星從繞原恆星的軌道上的塵埃顆粒開始形成。通過直接收縮,這些顆粒形成一到十公裡直徑的塊狀物, 然後它們互相碰撞形成更大的尺寸約5公裡的天體(微行星)。透過進一步相撞逐漸加大它們的尺寸, 在接下來的幾百萬年中大約每年增加幾釐米。

上圖為透過阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列首次觀察到位於金牛座HL的原行星盤。

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