行星形成的安全避风港

在一个刚形成的恒星系统中，周围的气体及尘埃盘面上应该有一个较为安全的轨道，可以允许行星不断地获得质量而不会被摧毁。根据印第安纳大学的天文学家所做的计算机仿真显示，重力不稳定效应可以让行星很快地形成，最新的行星形成理论预测类似木星的大型气体状行星必须很快地形成，以免被恒星风将它们的材料吹跑。

   印第安纳大学的Richard Durisen教授说：这是一个将两种行星形成主要理论结合到一起的新理论。从计算机屏幕上可以看到整个计算机仿真的过程，浅绿色的气体盘环绕着一颗恒星，然后黄色的螺旋臂开始在盘面上出现，这些螺旋臂表示气体比较稠密的区域，接着一些红色的小气体团产生，慢慢地，这些气体团越变越稠密，显示气体质量越来越大，最后变成一颗颗行星。

   这些现象都和天文学家在大多数年轻恒星形成区所看到的相吻合，我们太阳系也是如此。现在天文学家已经知道在其它恒星中，行星数目超过130颗，其中大多数的质量都和木星差不多，巨大气体状行星比我们十年前所想的还要平凡，大自然似乎比较容易形成这类行星。

   要了解行星形成的主要关键是一种叫做重力不稳定现象，天文学家很早就知道，只要聚集的质量够大，温度够低，这种重力不稳定的现象就会发生，这会让气体盘的重力超过气体本身的气压，使得稠密的区域会聚集更多的气体，变得更加稠密。但一个重力不稳定的盘面通常是一个极端混乱的环境，物质之间的交互作用会让刚形成的行星掉到中心，或者被撕成碎片，如果行星要在这样的环境下成长，它们就必须要找到一个避风港。

   早先认为行星是靠核心吸积理论（core accretion theory），当类地行星形成后，它会吸引周围的气体，聚集而成气体状行星，但形成一颗固体状核心需要一千万到一亿年，整个过程所花的时间太长，对于数倍木星质量的行星很难聚集足够的气体。如果靠重力不稳定理论，气体盘上会产生螺旋臂，然后螺旋臂会支离破碎，产生许多的小气体团，但从计算机仿真中发现，这些小气体团不能维持太久。这些小气体团会不断地被周围的恶劣环境弄得支离破碎，然后又重新聚集形成，不过在模拟当中发现，在不稳定和稳定的交界处会形成一条环形结构，如果固体核心在环形结构内聚集，它会很快地跑到环形的中间地带，这时就可以在该区域快速吸积气体，形成巨大气体状行星。