天体物理学的革命：行星形成的新模型！

天体物理学的革命：行星形成的新模型！

2025 年 7 月 21 日，一项新颖的实验将进行，它代表了行星形成研究的重大进展。格赖夫斯瓦尔德大学的科学家开发了一种水龙卷风模型，可以模拟年轻恒星周围吸积盘的复杂过程。这些吸积盘在天体物理学中发挥着至关重要的作用，将物质输送到中心物体并促进行星的形成。

在由旋转气体和尘埃组成的吸积盘中，微观粒子围绕一个中心物体运行，该物体通过其重力影响周围区域。这些盘中的气体包含原子气体和电离气体以及星际尘埃。在此过程中，随着一些气体到达圆盘的中心，中心物体的质量增加。然而，这些动态过程很难观察到，这给天文学研究带来了挑战。

水龙卷风模型

新开发的水龙卷风模型可以作为复制行星形成吸积盘运动的原型。马克斯·普朗克天文学研究所（MPIA）的马里奥·弗洛克（Mario Flock）的科学家们发现，通过实验设置两个不同宽度的有机玻璃圆柱体可以实现对引力场条件的模拟。这会导致水旋转，形成一个模仿原行星盘特性的漏斗。

用聚丙烯球体分析流动行为的初步实验表明，许多球体不符合开普勒第一定律，而其他定律则得到了很好的再现。这些发现很有希望，因为它们可以让我们更好地了解吸积盘的物理特性。

其他见解和挑战

模拟吸积盘的挑战是巨大的。这些圆盘的直径范围可以从几百天文单位到数百秒差距，并且物质可以超过中心物体的质量1-2个数量级。此外，这些圆盘的热结构可以达到数百万开尔文，这进一步增加了模拟的复杂性。

吸积盘的辐射剖面决定了吸积盘的亮度，它由来自许多不同温度和范围（从红外到硬 X 射线）的环的辐射组成。这使得有必要将模拟与实际测量进行比较，以避免潜在的计算伪影。

水龙卷风模型可以帮助缓解其中一些困难，并且是研究行星形成盘过程的一种有前景的方法。科学家希望做出调整以进一步提高准确性，这可能对天文学产生深远的影响。

除了格赖夫斯瓦尔德大学的研究人员之外，MPIA 的几位科学家也参与了该项目。 MPIA 工作组的领导 Mario Flock 获得了 ERC Consolidator 资助，用于研究新兴行星系统的项目，强调了这项研究的重要性。

有关吸积盘及其属性的更多详细信息，请参阅以下机构的综合报告： 宇宙间接 以及在见解中 格赖夫斯瓦尔德大学 。