2019-08-15 13:04:01
年轻的木星被巨大的新生星球正面撞击

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根据本周在“自然”杂志上发表的一项研究,大约45亿年前木星和早期太阳系中仍然形成的行星之间的巨大正面碰撞,可以解释美国宇航局朱诺号太空船的惊人读数。

来自莱斯大学和中国中山大学的天文学家表示,他们正面影响的情景可以解释朱诺先前令人费解的引力读数,这表明木星的核心密度较低,而且预期的延伸程度更大。

“这令人费解,”莱斯天文学家和研究报告的共同作者安德里亚·伊塞拉说。 “这表明发生的事情激起了核心,这就是巨大影响发挥作用的地方。”

Isella说,行星形成的主要理论认为木星始于一个致密,岩石或冰冷的行星,后来从我们的太阳产生的气体和尘埃的原始盘中聚集了浓厚的大气层。

Isella说,当研究的主要作者刘尚飞首次提出这样的想法时,他怀疑这个数据可以通过搅动木星核心的巨大影响来解释,将核心的密集内容与上面较不密集的层混合。刘先生是Isella集团的前博士后研究员,现在是中国珠海中山大学的教员。

“对我来说这听起来不太可能,”Isella回忆道,“就像一万亿分之一的概率。但尚飞通过剪切计算使我确信这不是那么不可能。”

研究小组进行了数千次计算机模拟,发现快速生长的木星会扰乱附近“行星胚胎”的轨道,这些行星位于行星形成的早期阶段。

刘说,计算包括对不同情景下碰撞概率和碰撞角度分布的估计。在所有情况下,刘和他的同事们发现木星在最初的几百万年内至少有40%的机会吞下一颗行星胚胎。此外,木星大规模生产“强引力聚焦”,使正面碰撞比放牧碰撞更常见。

Isella表示,在刘跑三维计算机模型显示碰撞将如何影响木星核心之后,碰撞情况变得更加引人注目。

“因为它很密集,并且它带来了很多能量,所以撞击器就像是一颗穿过大气层并直接击中核心的子弹,”Isella说道。 “在撞击之前,你有一个非常致密的核心,被大气环绕。正面的冲击将东西扩散开来,稀释核心。”

掠射角的影响可能导致撞击的行星被重力束缚并逐渐沉入木星的核心,刘说,与地球一样大的小行星胚胎会在木星厚厚的大气层中解体。

“导致核心密度分布的唯一场景与Juno今天测量的相似,是对行星胚胎的正面影响,大约是地球的10倍,”刘说。

Isella表示,计算结果表明,即使这种影响发生在45亿年前,“在这篇论文所建议的情况下,重质材料仍需要数十亿年才能重新陷入密集核心。”

伊塞拉也是基于赖斯的美国宇航局资助的CLEVER行星项目的共同调查员,他说这项研究的影响超出了我们的太阳系。

他说:“有可能通过这种事件来解释恒星的天文观测。”

“这仍然是一个新的领域,所以结果远非坚实,但由于有些人一直在寻找遥远恒星周围的行星,他们有时会看到红外辐射在几年后消失,”Isella说。 “有一个想法是,如果你正在观看一颗恒星,因为两个岩石行星正面碰撞并且会破碎,你可以创造一团吸收恒星光线的尘埃并重新发射它。所以,你有点看到一个闪光,在某种意义上现在你有了这个发出光线的尘埃云。然后过了一段时间,尘埃消散了,而且散发消失了。“

Juno任务旨在帮助科学家更好地了解木星的起源和进化。该航天器于2011年发射,携带仪器绘制木星的引力和磁场,并探测行星的深部内部结构。

该研究的其他共同作者包括日本天体生物学中心的Yasunori Hori,苏黎世大学的SimonMüller和Ravit Helled,北京清华大学的Xiaochen Zheng以及加州大学圣克鲁兹分校和清华大学的Doug Lin北京大学。

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