恒星|为什么宇宙中有那么多“无家可归”的星球？它们的结局如何？行星|宇宙|引力|质量

“无家可归“的行星数量远超我们想象。就是什么让它们“颠沛流离” ，感受不到“家”的温暖?

文章图片
图源: David A. Aguilar (CfA).
我们普遍会将行星等同于环绕母星运行的气态巨行星或者岩态行星。就恒星来说，银河系中有数千亿颗。每一颗恒星都有着自己独特而多样的出身和历史。有些恒星巨大而明亮，有的则渺小而昏暗。谈到它们的历史，有的在几百万年前才形成，而有的和宇宙本身一样年老。在这之中，它们有一个普遍的特点：恒星系统。正如开普勒探测任务和其他太阳系外行星研究表明的那样：如果你想找到行星，你只需要很轻松的选择一颗恒星，然后观察它的四周：你就可以发现不只一颗行星而是整个星系。

文章图片
图源: Axel M. Quetz (MpIA).
但是在此之外，除了这些恒星和围绕它们运行的天体，在银河系中还有大量没有中央恒星的行星：它们是宇宙中的流浪行星。我们认为，从小的星团到星际空间再到巨型星系中心，流浪行星无处不在。据我们所知，这些在宇宙中漫无目的流浪行星的数量至少可以比肩我们已经确定的行星，而且它们可能会更多。这就意味着，虽然你能看到宇宙中来自各个地方的光，但宇宙中还是存在着大量观测不到的星体，因为它们自身并没有发出可见光的能力。

根据观察，我们已经观察到了大量潜在的流浪行星“候选者” 。 “候选者”是一个很重要的词语，因为我们并没有精确的探测技术来确定它们是否是真正的流浪行星。尽管使用了最先进的探测设备，但确定它们还是一件难事(即使如此，也只能通过他们发出的微弱红外热信号才能发现) 。所以我们确信，它们的数量比我们已经观测到的要大得多。另外，在难以发现这个事实之外，我们还是找到了很多潜在的对象。如果你对此好奇，你便会情不自禁地去想，这些流浪星球到底来自哪里!
关于这些行星的来源，这里有个能令人信服的回答。

文章图片
图源: NASA / JpL-Caltech.
我们都对类似太阳系的形成有所了解：当引力坍缩创造了一个可进行核聚变的区域，最终在这区域中会形成一个被原形星盘包围的中央恒星。原形星盘中会出现引力扰动，从它的周围吸引越来越多的物质。同时，新形成的中央恒星会会渐渐放出热量，将大部分最轻的气体吹向星际介质。随着时间的推移，这些由引力扰动吸引来的物质会聚集成为小行星、岩态行星，并且最终汇聚成最大的气态巨行星。
实际上，这些形成的行星并不仅仅环绕中心恒星运行，它们之间还被各自的引力束缚。一段时间后，这些行星会达到所能达到的最稳定的状态，这通常意味着体积最大、质量最大的行星会以牺牲其他更小、更轻的行星为代价。那么，对于这些在“星球永久居住权”争斗中的失败者来说，结局如何呢?它们要么通过合并被吸收，快速投入恒星的怀抱。要么，它们最有可能被踢出所在的恒星系统，从而进入星际空间。
这一项模拟研究表明，在每一个像我们太阳系一样富饶的星系的形成过程中，至少会有一个气态巨行星被踢出去，进入介质中。从而，它就注定成为一个流浪行星，在宇宙中漫无目的地流浪。此外，在每个恒星系中被踢出的更小的岩态行星数量可能高达5-10个。这也似乎就是流浪行星的主要来源，它们可能以亿计的数量存在于在我们的银河系中。