20到25年前的照片要干净得多。我先介绍那张漂亮的干净图片。恒星是由巨大的星际气体云的引力塌陷形成的。那些不可避免的气体云具有一定的净非零角动量。这迫使气体云团从或多或少球形变为盘状。(为什么?这是一个不同的问题。问它。)
虽然这个原行星盘继续向不断增长的原恒星提供物质,但它也为行星的形成奠定了基础。气体云主要是原始氢和氦,但在我们太阳系形成之前的数十亿年中,由于恒星聚变和超新星的存在,它还包含了更重的元素。
那些较重的元素的行为与氢和氦的行为完全不同。他们有化学反应。行星开始时是这些较重元素的微观团块,化学结合在一起。这些微小的团块偶尔会碰撞,最终形成较大的团块。这些较大的团块又相互碰撞,形成更大的团块。最终,团块变得足够大,以至于它们在重力作用下相互作用,从而使其变得更大。这个过程继续进行,最终形成原行星,然后形成行星胚胎,最后形成行星。
在原恒星附近,原行星盘中的温度很高,但随着距原恒星距离的增加,温度急剧下降。在某个时刻,诸如水,氨,甲烷和二氧化碳之类的挥发物变得像岩石一样坚硬。这是冰线,又称雪线或霜冻线。谷神星轨道内的小行星往往是岩石。谷神星轨道以外的小行星往往会结冰。
在冰线外形成的行星可以非常快速地生长,然后可以非常非常大地生长。由于磁盘中所有这些物质的压力,组成原行星盘的物质绕着不断发展的原恒星以开普勒定律所建议的速率以外的其他速度绕轨道运行。多亏了方立方定律,较大的物体才不会受到那种压力。那些较大的物体以开普勒速率旋转。在冰线外形成的行星会快速生长,然后吹扫气体和冰,因为它们的运转速度与周围环境不同。结果是木星和土星等天然气巨头,而天王星和海王星等天然气巨头则更远。在冰线内部,行星生长是一个困难得多的过程,而速度却要慢得多。这就是水星,金星,地球,
那是漂亮的图画。不太漂亮的图片:
为什么水星和火星比金星和地球小得多?
模拟表明,岩石行星的大小都应大致相同。在我们自己的太阳系中并非如此,更不用说其他地方了。
天王星和海王星如何形成?
模拟无法在距太阳当前距离处重新创建天王星和海王星。在这些距离上,原行星盘中的物质应该太稀疏而不能形成大行星。
更糟糕的是,科学家发现所有奇怪的系外行星怎么办?
科学家发现,木星大小的物体在非常接近太阳的轨道上运行,海王星大小的物体在轨道上运行,简单的模型只会形成岩石行星,而行星在高度倾斜(有时会逆行)的轨道上没有意义。
这些模拟(已经变得非常好)和大量系外行星将有关行星如何形成的理论推回到了“有趣的”阶段。(“科学界听到的最令人兴奋的短语,预示着新发现的不是“尤里卡!”,而是“那真有趣...”,这是艾萨克·阿西莫夫广泛引用的一句话。)