一组天文学家发现，在我们年轻的太阳系中，行星的形成比以前认为的要早得多，行星的组成部分与它们的母星同时生长。

对污染白矮星的研究发现恒星和行星一起生长

对宇宙中一些最古老恒星的研究表明，木星和土星等行星的组成部分在一颗年轻恒星生长的同时开始形成。人们认为行星只有在恒星达到最终大小时才会形成，但发表在《自然天文学》杂志上的新结果表明，恒星和行星是一起“成长”的。

这项由剑桥大学领导的研究改变了我们对行星系统(包括我们自己的太阳系)如何形成的理解，有可能解决天文学中的一个重大难题。

“我们对行星是如何形成的有一个很好的了解，但我们遇到的一个悬而未决的问题是它们何时形成：行星形成是在早期开始的，还是在母恒星仍在生长时，还是在数百万年后开始?”该研究的第一作者、剑桥天文学研究所的AmyBonsor博士说。

为了回答这个问题，Bonsor和她的同事研究了白矮星的大气层——像我们的太阳一样古老而微弱的恒星残骸——以研究行星形成的组成部分。该研究还涉及来自牛津大学、慕尼黑路德维希马克西米利安大学、格罗宁根大学和哥廷根马克斯普朗克太阳系研究所的研究人员。

“一些白矮星是令人惊叹的实验室，因为它们稀薄的大气层几乎就像天上的墓地，”邦索说。

通常情况下，行星的内部是望远镜无法到达的。但是一类特殊的白矮星——被称为“污染”系统——在它们通常清洁的大气中含有镁、铁和钙等重元素。

这些元素一定来自小天体，比如行星形成时留下的小行星，它们撞击白矮星并在它们的大气层中燃烧。因此，对受污染白矮星的光谱观测可以探测这些被撕裂的小行星的内部，让天文学家直接了解它们形成的条件。

行星的形成被认为始于一个原行星盘——主要由氢、氦和微小的冰和尘埃颗粒组成——围绕一颗年轻的恒星运行。根据目前关于行星如何形成的主要理论，尘埃颗粒相互粘连，最终形成越来越大的固体。其中一些较大的天体将继续增生，成为行星，而另一些则作为小行星保留，就像在当前研究中撞入白矮星的那些小行星一样。

研究人员分析了来自附近星系的200颗受污染白矮星大气的光谱观测结果。根据他们的分析，这些白矮星大气中的元素混合物只有在许多原始小行星曾经融化时才能解释，这导致重铁沉入核心，而较轻的元素漂浮在表面。这个被称为分化的过程是导致地球拥有富含铁的核心的原因。

“熔化的原因只能归因于非常短暂的放射性元素，它们存在于行星系统的最早阶段，但在一百万年内就衰变了，”Bonsor说。“换句话说，如果这些小行星在行星系统诞生之初只存在很短的时间内被某种东西融化了，那么行星形成的过程必须非常迅速地开始。”

该研究表明，早期形成的图像可能是正确的，这意味着木星和土星有足够的时间成长到目前的大小。

“我们的研究补充了该领域日益增长的共识，即行星形成很早就开始了，第一批天体与恒星同时形成，”邦索说。“对受污染的白矮星的分析告诉我们，这种放射性熔化过程是一种潜在的普遍存在的机制，会影响所有系外行星的形成。

“这只是一个开始——每次我们发现新的白矮星，我们就可以收集更多的证据，更多地了解行星是如何形成的。我们可以追踪镍和铬等元素，并判断小行星在形成时的大小。铁芯。令人惊讶的是，我们能够在系外行星系统中探测这样的过程。”