太陽是如何在太陽系中心形成的?最終形成行星的物質、氣體和塵埃是否來自太陽?

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加州大學洛杉磯分校的天體物理學家邁克爾·朱拉解答了這個謎團。

既然我們的太陽系已經形成,我們必須透過研究我們附近的區域,銀河系中當前的恆星形成來嘗試重建它的歷史。

關於我們太陽系歷史的最佳模型指出,它是由單個星際雲的坍縮形成的,該星際雲可能跨越一個光年——比太陽的直徑大一千萬倍。雲的形狀可能是不規則的,受到鄰近恆星和其他雲的擾動。當它壓縮和冷卻時,雲自身的引力超過了任何穩定系統的力。然後它開始急劇收縮。


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在坍縮之前,原始雲可能開始時具有固定的質量和相對於某個中心軸的輕微隨機旋轉。這種旋轉運動透過其“角動量”來衡量,角動量與系統的質量乘以其物質圍繞旋轉軸掃過區域的速率成正比。物理學的一個基本原理是,角動量與能量一樣是守恆的。當雲坍縮時,它的質量和角動量都保持不變。由於面積掃過的速率是固定的,較小的雲具有較短的旋轉週期,並且收縮的雲會隨著時間的推移“旋轉得更快”。這個現象的一個著名例子是旋轉的滑冰運動員,她收回手臂,因此旋轉得更快。

隨著旋轉的星際氣體雲坍縮,它也趨於扁平化。在我們的太陽系案例中,大部分初始星際質量幫助形成了太陽。具有最大角動量的質量部分保留在一個圓盤中,然後該圓盤圍繞太陽執行。我們認為行星是由這個圓盤形成的,因此太陽自然而然地位於這個事件的中心。儘管太陽的質量大約是木星的 1000 倍,但木星的軌道運動比太陽具有更大的角動量,因為它們都圍繞太陽的中心掃過空間。

透過現代望遠鏡,我們觀察到年輕恆星周圍的圓盤,這似乎表明,這些變成行星的旋轉圓盤是在恆星形成時產生的。目前的觀測表明,至少有 5% 的類太陽恆星擁有類似木星的行星。被行星環繞的恆星的比例實際上可能遠大於這個數字。

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