天文学背景 | 气体巨星gas giants是如何形成的?

 

之前的文章写了一部分太阳系行星和系外行星的背景知识,点击查看👉天文学场景背景补充-1
这次我们来说一说类木行星,或俗称的气体巨星「gas giants」的形成。


首先看地球「Earth」的结构:
地壳,地幔,外核,内核。


气体巨星不同于类地行星「rocky planet」有地壳这层“外壳”,它的外部是一层气体。
我们以木星「Jupiter」为例,它的结构有这样几层:
气态氢,液态氢,金属氢,高密度内核。


再看一下土星「Saturn」的结构:
分子氢,金属氢,冰核。


不难看出,气体巨星的外部都是气体组成,并无岩石层构造。
那么,气体巨星是如何形成的呢?
在天文学界,现在存在着2种理论。
第一种是内核吸积理论「core accretion theory」。气体巨星「gas giants」的形成类似于类地行星「rocky planets」,也就是说,通过缓慢的一个吸积「accretion」及旋转过程获得一些岩石物质,一直到这个巨行星以及大量物质,通过引力吸引一个固体内核的气体层。
第二种理论是气体盘不稳定理论「disk instability theory」。这种理论认为,这种巨型的气体巨星,是在没有内核的情况下由气体开始的形成,所以是由在吸积气体盘「accretion disk」中大团的气体和一些灰尘形成,吸积气体盘「accretion disk」外部不稳定,就导致了大气团「clumps」形成,大气团「clumps」的尘埃粒子「dust particles」聚合在一起,就形成了一个核「core」。核「core」的重力会吸引来更多气体和尘埃粒子「dust particles」最后这就形成了早期的气体巨星「proto-planet」。
TPO38-L4的结构图内也许我们会了解更多。

 


参考:
金属氢:液态或固态氢在上百万大气压的高压下变成的导电体。导电性类似于金属,故称金属氢。
分子氢:氢气,其分子是由两个氢原子组成的,分子式是H2。


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