恆星與行星的形成理論,最終還是不成立,現今科學就是猜測體系

2020-12-17 全球熱點聚焦

在浩瀚的宇宙中,太陽散發著一點微弱蒼白的光,它是如此的微不足道,但對我們來說,它是無邊無際的宇宙中一個安全的避難所。只有在地球這裡,在這個脆弱的小石頭上,或者其他的類似的星球上,生命才能得以生生不息。沒有行星,哪有我們的家,研究行星和恆星的形成機制是對人類自己的負責,也是一種對未來的負責。從今天開始,我就開始系統地梳理我們所知道的宇宙,各種權威理論知識,希望大家能夠喜歡。

幾十億年前,在離太陽恰好的位置上,正確的元素,按照適當的比例,結合在一起,於是地球便形成了,還帶來了充滿活力的生命。火山吐出了大氣,雨水恩澤了大地,太陽給出了溫暖,於是地球就開始進化了。

隨著它的進一步發展,地球披上了蔚藍的色彩,面目越來越清秀。資源、水,冰、雲、大氣和磁場保護著我們,滋養著各種生命。地貌在恆星光的照耀下,發生了奇特的變化。

科學家已經拜訪了許多具有生命發展條件的星球,每處的景色,都深深地印在人們的腦海裡,火星的沙土平原,偶見幾塊嶙峋的石頭;被冰雪覆蓋的海王星荒原,一望無際。霧氣繚繞的木星,四處響起雷鳴的聲音;土衛二的大海,波濤洶湧。一個巨大城市樣的創世之柱,一層疊加在一層之上,有些地方看起來很神秘,有些行星感覺和地球別無二致。行星和衛星在望遠鏡前閃過,我們穿越了一個個星系群,到達了宇宙的460億光年之外。

火星

首先我們需要尋找的是行星,大量的行星,如果我們的地球擁有生命在太陽系中只是一個意外,就算我們恰好發現宇宙中唯一擁有生命的行星,我們也不能穿越銀河系,到其他高等文明接受先進的科技知識。

宇宙中的行星數目有多麼龐大?我們先看看地球是怎麼形成的。要構建一顆像地球一樣的巖質行星,我們需要有鐵、碳、氮和氧這樣的重元素,這些元素在太陽誕生前期卻非常的稀少。氫和氦構成了太陽中99.8%的原子,通過核聚變反應穩定的產出較重的元素,這些反應進行的同時,也為恆星提供發光的能量。在核反應聚變中,較輕的元素合成較重元素期間會釋放出巨大的能量。

當恆星消耗完所有的能量,就會產生巨大的爆炸和噴射物,它的外層將重元素釋放到太空中,超新星的爆炸釋放出巨大的能量,生成更加重的元素。

超新星爆發的物質狀態

如果恆星所在的星系足夠大,比如像我們的銀河系這樣的,星系的引力,就會把重元素保留在星系裡面。它們與其他的碎片結合,形成氣體雲或者塵埃,最終還可能成為新的恆星或行星。所以具有行星的恆星都是在原來老去恆星基礎上形成的,否則就沒有形成行星必備的重元素材料。

宇宙形成於約150億年前,直到100億年前才有足夠的重元素來創造出像地球一樣的行星。布魯斯.賈克斯基博士是歐羅拉多大學波爾得分校,大氣和空間物理學實驗室的地質學教授總結道:「如果我們討論的是幾十億年前,說許多年前是可以的,但是,如果是一百幾十億年前,那就太久遠了,所以我們得把視野縮窄一點。」

恆星遺蹟重元素

當我們擁有了所需的重元素。那麼行星又是怎樣形成的呢,根據目前的理論,碎片形成了旋轉雲,他們就好像做比薩的麵團,如果我們甩動,旋轉,它就會變成薄薄的一張麵皮,相似的旋轉雲將會坍縮成一個很薄的物質盤,在密度大的物質盤的中間會形成恆星。在宇宙中這種物質盤很常見,它看起來就像旋轉的飛碟,大約有四分之一到二分之一的恆星形成時會留下周圍的圓盤,這些圓盤裡的顆粒會慢慢聚集成大顆粒,它們互相碰撞形成更大的結構,最後形成微行星的小型天體。隨著引力的加大,它們開始橫掃軌道處的物質,成為一個較大的行星。理論上離恆星越遠形成的行星體積越大,其離恆星越近的軌道周長也就越短,繼而製造行星的材料也就越少。

與恆星之間的距離除了影響行星的規模以外,還影響行星的組成成分,離恆星越近,物質盤越熱,只有那些具有高熔點的物質,比如鐵和巖石,能夠保持固態,因此大多數行星和微行星都是由這些元素組成。在我們太陽系中,離太陽近的四大行星,水星、金星、地球和火星,主要是由密度大的巖石和鐵構成。

離太陽遠的地方,氣溫更低,更多的輕物質會凝結起來,比如水,甲烷,氨氣等,它們構成了地外行星的核心部位,行星越大引力就越強,也就可以吸引更多的輕氣體,比如氫氣聚集在行星周圍,成為龐大的大氣層的一系列過程,催生了遙遠的氣態巨行星,像木星和土星。以木星為例,它的核心部位是地球的10倍重,這已經非常了不起,如果再算上它厚厚的氫氦大氣層,木星的質量達到了地球的318倍,每一顆行星都是在獨特環境下形成的產物。

木星

如果這個理論是正確的,那麼行星的形成,就是恆星形成過程中一個自然而然的事,宇宙中應該充滿了這種行星,我們當前的理論在解釋太陽系內的特徵上,效果頗有成效。但到最近幾年,我們一直都沒有其他任何恆星系可以來測試和比較,在過去的一連串的發現讓行星形成的理論,變得疑點重重。所觀測到的行星比之前更加的普遍,也有力地支持了我們的理論,但人們發現在其它恆星周圍的行星和我們自己太陽系內的行星不太一樣,這讓我們不由產生懷疑和思考。

賈科斯基博士解釋說,我們發現了許多行星,都是古怪的形象,為了解釋這些古怪行星的存在,許多新的理論,紛紛提了出來。雖然大多數還是以物質盤圍繞著正在形成的恆星旋轉開始,但也有許多人提出了和太陽系形成的方式不一樣的理論。我們也漸漸意識到,宇宙比我們想像的更加神奇、複雜。

恆星周圍的物質盤顯示了多個環和環縫,說明有多顆行星正在形成,它們將把各自軌道上的塵埃和氣體變為自身的一部分。這顆恆星的年齡才100萬歲,原行星盤看起來比理論上的更加成功,這說明行星形成的速度比科學家們認為的要快得多。

這個理論認為,最初一代古老的大質量恆星發生了超新星爆炸,形成了劇烈宇宙風把大量的星際物質推到很遠的地方,產生了最初星系的雛形,俗稱矮星系,當中並沒有形成恆星的條件。暗物質被移除到星系之外,沒有中心引力,導致矮星系缺少恆星的存在。數據解釋了銀河系氘的不均勻分布,氘會與星際塵埃結合變成很難被觀測到的的固體形式。

紅矮星的行星

吸積盤不穩定理論認為,行星形成之初,恆星外環的吸積盤是處於不穩定的擴散狀態,彼此融合又保持在恆星引力範圍,使物質之間的融合加快,形成較大氣態行星和巖石行星,理論上在最中間軌道形成的行星體積和質量最大,靠近太陽和太遠離太陽都不可能形成較大行星,太遠距離引力不足,物質越稀薄,只能形成矮行星。這個理論使行星的形成速度只需要幾千年就能保存穩定。

事實到底如何,目前還沒有定論,只能各抒己見,似是而非。筆者的觀點認為,行星形成必須要有核心

當時在太陽系之處誕生了十幾個恆星,其他的恆星都處於不穩定狀態,壽命過短而爆炸形成了白矮星,經過幾億年的燃燒坍縮成了行星的核心,它們具有足夠的引力吸收周邊的物質,核心越大行星就越大,重力就越大,這也能解釋為何有的行星核心是熾熱的,有的卻不太活躍,像火星,核心基本冷卻,磁場也越來越弱。

熾熱的遠古地球

地球遠古時期一定是顆火球,隨著核心的冷卻,體積的增大,才變得適宜生命的生存,未來肯定還會進一步冷卻,但時間的跨度可能是上億年,地球本身也46億年了。

太陽系早期

通過對比已發現具有行星的恆星,多數都處於紅矮星的階段,都是一些古老的恆星系,或者已經存在過幾代恆星的系統。年輕的恆星或第一代恆星,具有雙星以上的恆星系統,都沒有行星存在。說明恆星留下的小質量核心是形成行星的關鍵,這也能解釋為什麼我們發現的行星基本上是超級地球,因為冷卻的白矮星或者說形成恆星必須要達到一定的質量,短暫的小質量恆星還是比較少數的,那麼所留下的核心基本是質量比較大的,形成的行星必然就大。

而一些質量巨大的核心形成了黑洞,變成了星系的核心,每一個星系中心都應該具有核心。未來一定能證明我理論的正確性,我們拭目以待吧。

相關焦點

  • 行星形成核心吸積理論是唯一正確的嗎?很難解釋恆星周邊存在
    科學家質疑流行行星形成理論,新研究和新世界正在挑戰核心吸積理論,這是天文學家用來了解行星如何在我們的太陽系及其他範圍內形成的主要模型。多年來,行星科學家一直認為他們已經弄清楚了行星的形成。但是隨著系外行星發現的爆炸式增長,我們發現圍繞其他恆星的世界很難解釋。現在,在西雅圖美國天文學會冬季會議上發表的兩項新研究正在挑戰行星形成的領先理論,並取得了不同程度的成功。土星沙漠根據巖心吸積理論,嬰兒恆星周圍碎片盤中的卵石和巖石會聚集成行星大小的巖心。在恆星附近,不會有太多物質,只會形成小的巖石行星。
  • 科學家觀察到嬰兒期雙星系統中的行星形成
    雪梨新南威爾斯大學科學院士班傑明·蒙特(Benjamin Montet)博士說:「我們期望第二顆恆星產生的拉力會使曾經環繞主恆星的氣體和塵埃旋轉盤傾斜,這一過程將使行星的軌道傾斜。」。「令人驚訝的是,我們沒有發現行星軌道受到影響的證據。
  • 行星最初是如何圍繞恆星形成的?
    20個新的原行星盤,由高角解析度項目(DSHARP)合作的圓盤子結構成像,展示了新形成的行星系統的樣子。行星形成理論已經存在了很長一段時間,但缺乏驗證。一顆年輕恆星被原行星盤環繞的景象。圍繞類太陽恆星的原行星盤有許多未知的特性,但它們都表現出紅外輻射。虎斑貓的星星沒有。原則上,氣體坍縮會形成被原行星盤包圍的原恆星。
  • 科學家發現一顆恆星坍縮後,行星竟然能正常生存
    恆星之所以擁有著和行星不一樣的命運和歸宿,是因為它們內部存在強大的驅動力——核聚變反應,也就是說核聚變反應的情況決定了恆星的形態。前段時間英國《自然》期刊上出現了一篇天文研究論文,一支來自美國的天文團隊在觀測宇宙的過程中發現了一顆特別的白矮星,因為這顆白矮星的不遠處存在一顆體積和質量都和木星相似的行星。
  • 人類首次觀察到行星誕生,專家解讀行星是如何形成的
    所以這次拍到的是潛在的行星形成過程,包括這篇論文的名字寫的也是「可能的證據」。觀測結果對研究行星最終形成路徑很有價值新京報:關於行星的誕生,目前科學界有哪些理論假說?張輝:行星形成有很多理論模型,大體可分為兩種。
  • 行星系統的性質和恆星形成的環境有沒有聯繫呢?
    這些系統內行星的軌道和物理性質有很多都與太陽系內的行星不同,勾勒出了一幅更複雜,也更完整的行星形成全貌。除了對行星本身的研究外,已經有不少文章對行星系統和「宿主」恆星之間的性質關係進行統計研究。既然恆星大部分都不是單獨形成,而是在星團裡集中、批量形成,再隨著歲月流逝逐漸散落到銀河各處的,那麼行星系統的性質和恆星形成的環境有沒有聯繫呢?
  • 研究表明甘氨酸的形成可以早於行星和恆星的形成
    研究表明甘氨酸的形成可以早於行星和恆星的形成 來源:科技日報 • 2020-11-19 16:18:57 甘氨酸是結構最簡單的胺基酸
  • 科學家發現3800光年外的「三體世界」,行星正在被恆星折騰
    當行星過境時,科學家發現了KOI-5的異常,來自夏威夷的天文臺、加州理工的帕洛瑪天文臺等等各方的數據均表明,有一顆天體處在KOI-5當中,但是無法確定是一顆行星,還是該系統的第四顆恆星,也無法確定這個天體繞哪顆恆星繞行。
  • 恆星的冷知識:恆星都有行星嗎?
    恆星能夠變成行星嗎?所有的恆星都有行星嗎?由於新科技、探測器的使用,現在科學家每天都在積累太陽系和宇宙的新數據。我們已經知道,宇宙大爆炸、黑洞、其它星系。今天讓小編和小夥伴們分享一些更多的恆星冷知識。一顆星星在成為恆星的時候可能會失敗,並且開始表現得更像一顆行星,他們沒有足夠的質量可以繼續發光,並且變成矮星。
  • 恆星邊緣存在環形結構,專家稱這可能是形成行星的必備條件?
    行星是如何形成一直是個謎題,並沒有科學家能夠完整的拍到這一形成的過程,目前科學家主流的一個觀點認為恆星是在星雲中形成的。他們認為每個星雲都是恆星的搖籃,龐大的星雲會孕育大量的恆星。星雲中的一些塵埃雲則是形成恆星的主要物質。
  • 流浪行星真實存在!不依附於任何恆星或者恆星系統
    銀河系可能存在數十億顆尚未被發現的「流浪行星」我們往往認為恆星系統中的行星有序運行,就像我們的太陽系一樣。但天文學家不時發現線索,暗示存在不走尋常路的行星,也就是所謂的「流浪行星」。它們不依附於任何恆星或者恆星系統,孤獨地在銀河系中流浪。流浪行星的數量超出所有人的預計。
  • 在我們的銀河系中,離群的行星比恆星更多
    本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。一項研究顯示,與我們所在銀河系的恆星相比,有更多的不受約束自由飄蕩的行星存在,它們與任何恆星都沒有聯繫。美國宇航局即將推出的南希-格雷斯-羅曼太空望遠鏡計劃預計將發現大量的此類行星。流氓行星的藝術概念圖。研究者認為在我們所在的銀河系中,這樣遊蕩的行星比恆星還要多。
  • 恆星一定比行星大嗎?研究表明:有的大行星圍繞小恆星周轉
    引言:經過天文學家幾百年來的研究發現,宇宙裡同樣存在著「等級森嚴」的制度,隨處都可以看到不同層次的天體,最常見的就是恆星與行星了。恆星一定比行星大嗎?不一定,有可能出現大行星圍繞小恆星轉的現象。放眼整個宇宙,最為常見的兩種天體應該是行星和恆星了。無論是在體積還是質量上,恆星一般都要比行星大。尤其是在質量方面,恆星毋庸置疑會比行星重,這樣它才能夠產生足夠的引力將周圍的行星束縛住,從而形成恆星系統。以我們的太陽係為例,太陽位於星系的中心位置,因為它自身就擁有了整個太陽系99%以上的質量。
  • 31光年外,科學家發現了一顆本來不應該存在的行星,怎麼回事?
    浩瀚的宇宙存在無數的恆星,而每一顆恆星周圍基本都會有數量不等的行星環繞,形成一個恆星系。科學家猜測,直徑為10萬光年的銀河系,存在的恆星可能多達千億顆以上,而恆星系的數量自然也可能會有千億個以上。恆星,行星共同組成了一個穩定的恆星系統,數不盡的恆星系統共同組成了這個宇宙。
  • 靠近恆星的行星Wasp-76b下起了「鐵雨」,最終結局如何?
    這樣的情節看似科幻小說,卻每天都在行星Wasp-76b上演。Wasp-76b是一顆氣態巨行星,直徑比木星大1倍。與木星不同的是,Wasp-76b離自己的宿主恆星非常近,環繞恆星一周只要43小時。相比之下,太陽系裡離太陽最近的行星是水星,它環繞太陽一周需要88天,也就是2100多小時。Wasp-76b離恆星這麼近,可以說是在「玩火」。
  • 先有行星還是先有恆星?天文學家表示是通過原行星盤孕育的
    人類雖然已經在探索宇宙的道路上前行了成百上千年,但是人類對它還是了解的太少,人類就像一個蹣跚學步的嬰兒一般學習吸納研究著我們的宇宙。各種猜想不斷被提出來,又不斷的被驗證,一點一滴的探尋接近宇宙的奧秘。我們對於恆星的關注可能會比行星更多一些,可是兩個地位並沒有說誰比較重要。行星是在恆星形成之後才形成的嗎?可能行星形成的時間比我們想像的還要早很多。有天文學家稱行星的形成過程早就在恆星形成的早期就開始了。克卜勒望遠鏡發射之後,我們已經在太陽系外發現了很多的行星,就連宜居行星都發現了不少。
  • 恆星都比行星大嗎?《自然》:小恆星比大行星小7倍的奇異星系
    #宇宙中最常見的天體莫過於恆星和行星,太陽系有一顆恆星和八顆行星。從體型來看,太陽系八大行星中,最爭氣的就是木星了,它的半徑是太陽的十分之一。如果把太陽比作籃球那麼大,木星就像個桌球,地球則像顆小米粒。放眼整個宇宙,大多數星系跟太陽系差不多,恆星的質量一般都比行星大,才能約束周圍的行星,共同構成一個星系。
  • 恆星可以變成行星嗎?
    你可能會猜到,通常,行星需要有大量的空閒時間來儲備,以便能夠從一小塊空間碎片演變成一個具有固體表面的、完整的空間物體。然而,有時行星可以打破宇宙創造的規則,可以直接來源於一顆垂死的恆星。如果真是這樣的話,那麼有一天我們的太陽也能變成一顆行星嗎?
  • 另一個恆星系統的第九行星
    當時,科學家並不知道這個恆星系統的中心實際上是雙星系統,也不知道視野中的一顆背景星其實是一顆系外行星。他們只知道的是中心恆星是一個巨量紅外輻射源,由此可推斷周圍有一個溫暖的塵埃盤。2004年哈勃拍攝的HD 106906, 以及HD 106906 b行星 (圖中標註為b),當時科學家們以為它只是一顆更遙遠的背景星。
  • 宇宙中的「孤獨行者」,介於恆星和行星之間,看專家的分析發現
    而說到宇宙想必大家更多了解的就是星系群或者黑洞了,關於黑洞,今年科學家們也是拍攝到了人類歷史上首張關於黑洞的照片,並且再次驗證了愛因斯坦的理論,廣義相對論。在感嘆愛因斯坦的高智商與為科學做出的貢獻外,我們回過頭來想想宇宙間的星系群,關於星系,大家脫口而出的一定是恆星和行星了,但是這兩者今天我們都不談論,我們要討論的是宇宙間的另一種星球,它的神秘程度不亞於黑洞,說出它的名字有些人一定以為是我為其命名的,都不敢相信,是的,它就是宇宙中的「孤獨行者」褐矮星。褐矮星,一個不會發光,也不是恆星核行星的宇宙孤獨的存在。