宇宙大爆炸之后,星系还未形成,行星是如何诞生的?这听起来像是一个刁钻的问题,但英国朴次茅斯大学的一项新研究指出,宇宙确实做到了。 长期以来,天文学家一直认为行星的形成是宇宙演化的“迟到者”,只有在宇宙逐渐稳定、像太阳这样的恒星历经数代出现之后,行星的诞生才会加快脚步。而这项新研究将这一时间点大幅提前,直接推到了大爆炸后仅1亿年。考虑到宇宙目前约138亿岁,这相当于在城镇尚未成形之前,街道上就已经建起了第一座房子。 故事要从宇宙最早的一批恒星说起,它们被称为“第三星族星”。这类恒星以现代标准来看十分庞大,其中一些以“对不稳定超新星”的形式终结生命。这是物理学允许的最剧烈爆发之一,能够将超过100倍太阳质量的碳、氧、铁等重元素抛向太空。这可以视作宇宙第一次“原材料配送”,远比任何蓝图绘制都要早。 丹尼尔·惠伦博士带领团队(包括博士生克里斯·杰索普)进行了计算机模拟,追踪这些散落物质的去向。模拟结果显示,这些物质能够使附近的气体云高度富集,导致气体云在自身引力作用下坍缩,并围绕新生恒星旋转形成吸积盘,就像当年环绕幼年太阳的盘状结构一样。 在一项模拟中,一颗质量约为太阳70%的恒星周围形成了吸积盘,而盘内发现了相当于数个地球质量的固体物质,其位置恰好位于恒星宜居带附近——相当于日地距离的1倍处。这一发现意味着,即使在没有任何星系的早期宇宙环境中,岩石行星的“原材料”也能在恒星周围聚集。 这项研究动摇了行星形成必须依赖成熟星系环境的传统观点,也为理解早期宇宙中行星的普遍性提供了全新视角。相关成果已发表于学术期刊,或将在未来重塑人类对宇宙演化史的认识。
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