行星形成理论中的星子吸积模型
字数 557 2025-11-24 05:43:28
行星形成理论中的星子吸积模型
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行星形成始于恒星诞生过程中残留的原行星盘。这个由气体和尘埃组成的旋转盘状结构,是行星构建的原材料库。尘埃颗粒在静电作用下开始聚集,形成毫米到厘米大小的粒子。
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当粒子增长到米级规模时,面临关键挑战:气体阻力会导致轨道衰减,使其在数百年内坠向中央恒星。这一“米级障碍”需要通过局部湍流形成粒子密集区来克服,使物体能继续生长至公里级别。
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达到公里尺度的天体称为“星子”,这是行星构建的真正基石。星子通过引力相互作用开始主导后续演化,其生长方式从随机碰撞转变为有序吸积。
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星子吸积分为两个阶段:
- runaway生长:较大星子因引力聚焦效应优先吸积周围物质,生长速度呈指数增长
- 寡头生长:数个主要星子控制各自 feeding zone,形成局部引力主导区域
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月球到火星质量的胚胎形成后,开始通过引力扰动相互交叉轨道。这一阶段导致剧烈碰撞合并,最终在数千万年至亿年间形成类地行星或气态巨行星的固态核心。
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对于类木行星,当核心质量达到10-15倍地球质量时,能开始快速吸积原行星盘中的氢和氦,在百万年量级内形成浓厚大气层,这解释了气态巨行星的快速形成。
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星子吸积模型得到陨石学研究支持:铁镍核与硅酸盐幔的分异结构正是星子经历熔融分异的证据。小行星带现存天体的大小分布也符合模型预测的生长停滞状态。