行星形成理论中的星子碰撞合并阶段
字数 729 2025-11-26 09:47:52

行星形成理论中的星子碰撞合并阶段

  1. 在行星形成的早期,经过星子吸积阶段后,原行星盘内已经形成了大量尺寸从数公里到可能数百公里不等的固态天体,这些天体被称为“星子”。星子是行星的胚胎。

  2. 这些星子在围绕年轻恒星运行的轨道上,由于引力相互作用和气体拖拽,其轨道并非完美稳定。它们会相互靠近,发生引力散射,导致轨道交叉,这极大地增加了彼此碰撞的概率。

  3. 当两个星子发生碰撞时,其结果取决于它们的相对速度、质量比、碰撞角度以及自身的物理强度(是坚固的岩石还是松散的碎石堆)。如果相对速度较低,它们更可能通过引力相互吸引并合并,形成一个更大的天体。

  4. 成功的合并意味着碰撞体的动能通过撞击过程被有效地耗散掉,大部分物质能够聚集在一起。这个新形成的、更大的星子会清除其轨道附近的较小星子,通过不断的碰撞与合并,像滚雪球一样增长。

  5. 随着最大星子质量的增长,其引力场也随之增强。强大的引力开始显著影响其周围较小星子的轨道,甚至可以直接从更远的区域“捕获”物质,加速其生长。这个阶段被称为“失控增长”,因为最大的星子增长速度远超过其他较小星子。

  6. 当最大的星子(原行星)变得足够大,其引力主导了其局部 feeding zone(可吸积物质区域)后,周围可吸积的小星子数量开始减少,其增长速度会放缓。此时进入“寡头增长”阶段,几个最大的原行星在各自的轨道区域内占据主导地位,彼此竞争剩余的物质。

  7. 最终,通过持续数百万年的碰撞与合并,这些星子和原行星在类地行星区域形成了岩石质的行星内核(如地球、金星);在冰巨星区域,岩石-冰质的内核形成后,会开始吸积大量气体;在气巨星区域,巨大的内核能够迅速吸积巨量的氢和氦,形成如木星和土星这样的巨行星。星子碰撞合并阶段是行星“组装”成型的关键时期。

行星形成理论中的星子碰撞合并阶段 在行星形成的早期,经过星子吸积阶段后,原行星盘内已经形成了大量尺寸从数公里到可能数百公里不等的固态天体,这些天体被称为“星子”。星子是行星的胚胎。 这些星子在围绕年轻恒星运行的轨道上,由于引力相互作用和气体拖拽,其轨道并非完美稳定。它们会相互靠近,发生引力散射,导致轨道交叉,这极大地增加了彼此碰撞的概率。 当两个星子发生碰撞时,其结果取决于它们的相对速度、质量比、碰撞角度以及自身的物理强度(是坚固的岩石还是松散的碎石堆)。如果相对速度较低,它们更可能通过引力相互吸引并合并,形成一个更大的天体。 成功的合并意味着碰撞体的动能通过撞击过程被有效地耗散掉,大部分物质能够聚集在一起。这个新形成的、更大的星子会清除其轨道附近的较小星子,通过不断的碰撞与合并,像滚雪球一样增长。 随着最大星子质量的增长,其引力场也随之增强。强大的引力开始显著影响其周围较小星子的轨道,甚至可以直接从更远的区域“捕获”物质,加速其生长。这个阶段被称为“失控增长”,因为最大的星子增长速度远超过其他较小星子。 当最大的星子(原行星)变得足够大,其引力主导了其局部 feeding zone(可吸积物质区域)后,周围可吸积的小星子数量开始减少,其增长速度会放缓。此时进入“寡头增长”阶段,几个最大的原行星在各自的轨道区域内占据主导地位,彼此竞争剩余的物质。 最终,通过持续数百万年的碰撞与合并,这些星子和原行星在类地行星区域形成了岩石质的行星内核(如地球、金星);在冰巨星区域,岩石-冰质的内核形成后,会开始吸积大量气体;在气巨星区域,巨大的内核能够迅速吸积巨量的氢和氦,形成如木星和土星这样的巨行星。星子碰撞合并阶段是行星“组装”成型的关键时期。