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气态巨行星成长之谜:从核心吸积到宇宙巨人的诞生之路

   时间:2026-02-24 21:47:13 来源:快讯编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

在浩瀚无垠的宇宙中,气态巨行星宛如神秘的巨人,吸引着科学家们的目光。木星和土星作为太阳系中的气态巨行星代表,主要由氢和氦构成,内部有致密核心,却没有坚实的表面。而在银河系中,还有许多系外行星,其规模比木星大数倍,质量最大的甚至让行星与褐矮星的界限变得模糊。

长期以来,科学家们对于这些气态巨行星为何能如此巨大、如何积累惊人质量存在两种猜想。一种是“核心吸积说”,即固态内核在恒星周围的尘埃盘中逐渐成长,当引力足够强大时,便能吸附大量气体;另一种是“引力坍缩说”,认为气体云在自身引力作用下快速凝聚成巨型天体。

为了解开这一谜题,美国加州大学圣迭戈分校的科学家团队借助詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST),对距离地球约133光年的HR 8799恒星系统展开了深度探测。该系统拥有4颗气态巨行星,每颗质量均为木星的5 - 10倍,轨道半径是日地距离的15 - 70倍。如此遥远又庞大的系统,让天文学家对传统形成理论产生了怀疑:在恒星吹散周围气体盘之前,行星真的有足够时间成长到这般规模吗?

JWST凭借其卓越的灵敏度,让科学家得以深入探究这些行星大气的奥秘。科学家们特别针对HR 8799c这颗行星进行了细致分析,其高分辨率光谱仪首次清晰捕捉到了该行星大气中包括硫化氢在内的多种分子信号。这些行星虽然仅有约3000万年的历史,仅为太阳系年龄的1/150,却已展现出比母星更丰富的重元素含量,这进一步证实了它们是通过逐步积累物质而成长的。

天文学家奎因·科诺帕基教授指出,较早的核心吸积模型确实难以解释如此遥远又巨大的行星,但新模型表明,即便在远离恒星的地方,固态内核仍有可能快速形成并吸附气体。然而,随着对气态巨行星成长秘密的逐步揭开,新的疑问也随之而来:作为一颗行星,其质量上限究竟在哪里?当质量达到木星的15倍、20倍甚至更高时,它们还能被定义为行星吗?这些问题仍有待进一步探索。

 
 
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