宇宙新發現：行星級天體的暴力誕生

科學家們最近揭開了一種全新的行星級天體（PMOs）形成方式，這些天體並非來自失敗的恆星或從行星系統中被丟擲，而是透過劇烈的宇宙碰撞所產生。高解析度的模擬顯示，當年輕星團中的星周盤相互碰撞時，它們的引力會形成氣體的潮汐橋，這些氣體橋最終塌縮成行星級天體。這解釋了為什麼這些自由漂浮的天體如此之多，且常常成對出現。

這項新研究於2月26日發表在《科學進展》（Science Advances）期刊上，為這些自由漂浮的行星級天體的起源提供了新的見解。由上海天文臺的鄧鴻平博士領導的國際天文學家團隊，利用先進的模擬技術，提出了一種全新的解釋，認為這些神秘天體是透過年輕星團中星周盤的劇烈相互作用形成的，而非傳統的行星或恆星形成過程。

行星級天體是宇宙中的流浪者，它們在太空中漂流，不圍繞任何恆星執行。這些天體的質量低於木星的13倍，常見於獵戶座中的梯形星團等年輕星團中。雖然科學家們長期以來一直在觀察它們，但它們的起源一直是一個謎。

過去的理論認為，這些天體可能是失敗的恆星或從其母系統中被丟擲的行星。然而，這些解釋難以解釋為什麼這些天體數量如此之多，且常常成對出現，並與其所在星團中的恆星同步運動。這項新研究提供了一個更具說服力的替代解釋，重塑了我們對這些無恆星世界的理解。

鄧博士表示，行星級天體並不符合現有的恆星或行星分類。他們的模擬顯示，這些天體可能是透過一個完全不同的過程形成的，這個過程與年輕星團的混沌動力學有關。

研究團隊利用高解析度的流體動力學模擬，重現了兩個星周盤之間的近距離碰撞。當這些盤以每秒2至3公里的速度在300至400天文單位（AU）的距離內碰撞時，它們的引力相互作用會將氣體拉伸並壓縮成細長的潮汐橋。這些潮汐橋最終塌縮成緻密的絲狀結構，進一步分裂成緊密的核。當這些絲狀結構達到臨界質量時，它們會產生質量約為木星十倍的行星級天體。

模擬還顯示，高達14%的行星級天體會成對或三體出現，彼此相距7至15天文單位，這解釋了某些星團中行星級天體雙星的高比率。在梯形星團等密集環境中，頻繁的盤碰撞可能產生數百個行星級天體，這也解釋了觀測到的過量現象。

行星級天體的形成過程與被丟擲的行星不同。它們與其所在星團中的恆星同步運動，並繼承了星周盤外圍區域的物質。這導致了它們獨特的組成，反映了這些盤外圍金屬貧乏的區域，那裡的重元素稀少。許多行星級天體還保留了直徑達200天文單位的氣體盤，這表明這些流浪天體周圍可能存在衛星甚至行星的形成潛力。

蘇黎世大學的合著者Lucio Mayer教授表示，這項發現部分重塑了我們對宇宙多樣性的看法。行星級天體可能代表了第三類天體，它們既不是由恆星形成雲的原始物質形成，也不是透過行星形成過程產生，而是來自盤碰撞的引力混沌。

研究團隊包括來自香港大學、上海天文臺、加州大學聖克魯茲分校和蘇黎世大學的研究人員，他們計劃進一步研究行星級天體的化學組成和盤結構。未來對不同星團中行星級天體的研究將鞏固其形成理論和群體特性。

參考文獻：Zhihao Fu, Hongping Deng, Douglas N. C. Lin and Lucio Mayer, Formation of free-floating planetary mass objects via circumstellar disk encounters, Science Advances, 26 February 2025. DOI: 10.1126/sciadv.adu6058