行星形成理论中的湍流诱发引力不稳定性

1. 这个理论模型是行星形成理论的一部分，它描述了在原行星盘（围绕年轻恒星的、由气体和尘埃组成的盘状结构）中，如何跳过“星子形成”这一传统难点，直接、快速地形成行星胚胎或气体巨行星的核心。
2. 首先，理解“引力不稳定性”是关键。在一个足够庞大、低温且密度高的气体盘中，引力会战胜气体压力（使物质分散的力）和离心力（由盘旋转产生的向外力）。当引力占主导时，盘中的物质会自发地局部聚集、坍缩，形成团块。这可以类比于一片均匀的云在自身引力下坍缩形成恒星。
3. 然而，典型的原行星盘通常太热、太“薄”（质量不够集中），或者旋转得太快，使得引力不稳定性难以发生。经典的“核吸积模型”需要先缓慢地形成千米级的星子，再通过碰撞逐渐生长，这个过程在观测上存在时间尺度等挑战。
4. “湍流”在这里扮演了触发器的角色。原行星盘并非静止的，其内部存在由磁场、剪切流等驱动的强烈湍流运动。这种湍流就像剧烈搅拌的流体，会在局部产生密度波动。有时，湍流会将大量物质挤压到一个很小的空间区域内。
5. 当湍流偶然地、在局部创造出一个异常高密度和低温的区域时，该区域的临界条件（质量、密度、温度）就可能被满足，从而“诱发”引力不稳定性。这使得盘物质无需等待漫长的整体冷却或质量积累，就能在湍流的“协助”下迅速达到引力坍缩的阈值。
6. 一旦被诱发，这个高密度团块会在自身引力作用下快速（可能只需几百个轨道周期）收缩，形成一个由气体和尘埃组成的致密天体。如果这个团块的质量足够大（约几个木星质量），它可能直接坍缩形成一颗气态巨行星。如果质量较小，它可能形成一个富含固体物质的、质量约为地球数倍的致密核心，这个核心可以成为后续快速吸积周围气体的“种子”，从而加速气态巨行星的形成。
7. 这个模型的重要性在于，它提供了一条快速形成巨行星核心的替代路径，可能解释了在恒星系统早期、原行星盘气体尚未消散之前，如何快速形成木星这样的气态巨行星。它与传统的“核吸积模型”互为补充，共同构成了我们对行星，尤其是气态巨行星，如何从混沌的原初星云中诞生的理解。