行星形成理论中的吸积盘阶段
字数 515 2025-11-25 11:53:08
行星形成理论中的吸积盘阶段
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在恒星形成初期,新生的原恒星周围会形成一个由气体和尘埃组成的旋转盘状结构,称为吸积盘。这个盘的直径可达数百天文单位,其物质组成与原始星云一致,主要包含氢、氦以及微量的硅酸盐颗粒和冰晶。
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吸积盘内的尘埃颗粒开始通过范德瓦尔斯力相互吸附,形成毫米级颗粒。在盘的中部区域,由于温度较高(>1500K),硅酸盐等耐熔物质保持固态;而在雪线以外的低温区域(<150K),水冰、甲烷冰等挥发性物质能够凝结成固态颗粒。
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当颗粒增长到厘米级后,开始面临两道关键障碍:一是气体阻力导致的轨道衰减,会使颗粒向恒星螺旋坠落;二是颗粒间碰撞速度过高会导致碎裂而非合并。此时需通过流体力学的局部浓度增强或静电作用来突破生长瓶颈。
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成功存活下来的星子(千米级天体)通过引力相互作用开始快速生长。在动力学摩擦作用下,星子轨道逐渐圆形化,并发生寡头增长模式——较大星子以指数形式吸积周围较小天体,形成月球到火星尺度的行星胚胎。
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在类地行星区域,岩石质行星胚胎通过巨型碰撞最终形成行星。而在雪线外,行星胚胎可进一步吸积氢气,形成气态巨行星。整个吸积过程持续时间约1-10百万年,期间吸积盘因物质落入恒星、光蒸发和行星形成而逐渐消散。