关于行星是怎么来的,我们脑子里那套老掉牙的剧本,最近正被从两个完全不同的方向同时撕扯。
一边,一套颠覆性的新理论冒了出来,说要靠“外援”才能解决旧剧本里的硬伤。另一边,就在我们太阳系的隔壁,一个惊人的发现,像一座凭空出现的“违章建筑”,直接挑战了我们所知的一切建造规则。
建材不够工期还赶
长期以来,我们理解行星诞生,靠的是一本叫“核心吸积”的施工手册。这手册说得挺明白:一开始,恒星宝宝周围有个大大的气体尘埃盘,里面的小灰尘像滚雪球一样,一点点粘在一起,慢慢变大。
先是从微米级的颗粒聚合成公里级的“星子”,然后这些星子再继续碰撞、合并,最终形成一个巨大的行星核心。这过程听起来很顺理成章,对吧?
可问题就出在这“慢慢”两个字上。要造出一颗像木星那样的气态巨行星,你得先堆出一个差不多有十个地球那么重的巨大石头核心,这样它才有足够的引力把周围海量的气体“吸”过来,给自己穿上一层厚厚的大气外衣。
这本施工手册最大的漏洞,就是没算好工期。恒星宝宝脾气可不小,它吹出来的风很快就会把那个作为“建材市场”的尘埃盘给吹散了。整个施工窗口期,也就那么几百万年。按照核心吸积模型这个慢吞吞的进度,根本来不及在市场关门前把那个巨型地基给建好。这就是要命的“时间尺度问题”。
更糟糕的是,建材本身还有个“米级障碍”的坎。当那些尘埃雪球滚到一米大小的时候,麻烦就来了。它们会因为气体盘的拖拽效应,像掉进漩涡里一样,螺旋着坠入恒星这个大熔炉里。
要么就是互相一撞,不是黏在一起,而是直接碎成渣。这导致原材料大量流失,工程更是举步维艰。所以,传统蓝图早就预示了,造巨行星这活儿,难于登天。
天外飞来个地基
就在大家为这本破绽百出的旧蓝图愁眉不展时,德国马克斯·普朗克射电天文学研究所的苏珊娜·普法尔兹纳和她的团队,提出了一个脑洞大开的方案。她们说,谁规定所有建材都必须是本地取材、从零开始?
她们的想法,源自近年来天文学家的一些新发现。我们已经亲眼看到了像“奥陌陌”和“2I/Borisov”这样的天体,它们是名副其实的星际流浪者,从太阳系之外呼啸而过。这些不速之客的存在证明了一件事:宇宙空间里,并不空旷,而是充满了被早期恒星系统“甩”出来的边角料。
普法尔兹纳团队的新理论,就叫“宇宙播种”。这个理论认为,宇宙里到处都漂浮着这些现成的行星“种子”,比如早就发育到公里级的星子,甚至是完整的原行星。当一个年轻恒星周围的原行星盘形成时,它就像一张巨大的、黏糊糊的渔网。
这些高速飞行的星际“种子”一旦闯进来,就会被气体盘的“刹车效应”减速,只要条件合适,它们就会被这张大网给捕获。这一下,整个游戏规则都变了。
这操作简直就像盖楼时,不用自己挖地基、扎钢筋、浇筑混凝土,而是直接让快递空投来一个预制好的、公里级大小的超级地基。你只需要把它安上,然后开始往上盖就行了。
这个“骚操作”完美地跳过了核心吸积模型里最耗时、最困难的初始阶段,一下子就解决了“工期”和“建材损耗”那两大死结。这也漂亮地解释了为什么那些块头更大的类太阳恒星,周围更容易出现巨行星。因为它们的“渔网”,也就是原行星盘,更大、更密,捕获这些天外飞来“预制件”的效率自然也就更高。
邻居家盖了栋邪乎的楼
正当理论学家们为这个“预制件”方案兴奋不已时,天文学家们用詹姆斯·韦伯空间望远镜,在离我们最近的恒星邻居——仅四光年外的半人马座阿尔法星系,看到了可能让他们三观尽碎的景象。
那里有一颗和我们太阳惊人相似的G型恒星,叫半人马座阿尔法星A。望远镜的中红外仪器捕捉到了一个微弱的信号,暗示着在它身边,可能存在着一颗新的行星。如果确认,这将是离我们最近的、位于一颗“太阳双胞胎”宜居带里的系外行星。
但这个发现,与其说是惊喜,不如说是惊吓。这个候选者,是一颗质量跟土星差不多、个头却快赶上木星的庞然大物。最离谱的是它的位置。
我们太阳系的结构,天文学家们形容为“非常宁静”且“结构良好”,小个头的岩石行星待在里面,大个头的气态巨行星规规矩矩地排在外圈。可半人马座这颗巨无霸,竟然就赖在离主星大约2个天文单位的地方。要知道,我们这儿的土星,可是离太阳有9.5个天文单位远!
这就像你家小区规划得整整齐齐,别墅区和高层公寓楼分区明确。结果你一扭头,发现隔壁邻居家,硬是在自家别墅花园里,盖起了一栋五十层高的摩天大楼。
这完全不合规矩!加州理工学院的阿尼凯特·桑希就指出,半人马座本身还是个拥挤混乱的三星系统,在这么个乱七八糟的环境里,居然能“长”出这么个东西,简直是在挑战我们对行星如何在混乱中形成的全部认知。
更让人捏把汗的是,这栋“违章建筑”的潜在风险。西北大学的杰森·王警告说,这么一个大家伙杵在系统核心区域,它的引力会像个横冲直撞的“破坏球”,把系统里其他天体的轨道搅得天翻地覆,任何潜在的类地行星都别想安生。
当然,马克斯·普朗克天文研究所的伊丽莎白·马修斯也提醒大家要谨慎乐观,因为那个信号实在太微弱了。
事实上,一次后续的观测就没能再次找到它,模型给出的解释是,它当时可能正好转到了离恒星太近的位置,被主星的光芒给淹没了。但这栋“潜在的违章建筑”,已经足以让所有建筑师,也就是天文学家们,开始反思:宇宙的建筑规范,是不是比我们想象的要狂野得多?