行星彈跳者：近距行星如何“踢飛”同伴，造就漫游星海的流浪天體？

? 它們沒有恒星，不靠光照，卻可能擁有海洋、磁場，甚至——生命？

藝術家對一顆流浪行星的構想圖。圖片來源ESOP。DelormeNickRisinger（skysurvey.org）R。SaitoVVVConsortium

流浪行星聽起來像是恒星之間罕見的旅行者，擺脫了宿主系統的引力束縛，永遠在星際虛空中漂泊。但現代模型表明，這些技術上被稱為游離行星（FFPs）的天體實際上非常常見——比雪線以外的行星常見19倍。雪線指的是距離中心恒星足夠遠、溫度低到水、氨、甲烷等氫化合物能凝結成冰的位置。但為什么游離行星如此常見？是什么力量將它們逐出了誕生的恒星系統？北京天文館的鄭曉晨及其合作者發表在arXiv預印本上的一篇新論文給出了一個合理的解釋——行星彈跳者。

關于自由漂浮行星（FFPs）形成方式的現有理論范圍從孤立氣體云坍縮成行星但質量不足以形成恒星，到混亂的行星間散射模式將早期行星射向各種方向。根據該論文，第二種觀點更接近事實，但它需要一點額外的動力。

其他太陽系中常見的系外行星有兩種類型——靠近其宿主恒星運行的近距離熱超級地球和熱木星，以及與我們太陽系中的土星和木星相似的遙遠冷氣態巨行星。但關鍵的是，許多新形成的恒星也會形成伴星（即雙星系統），而這顆伴星會對新行星系統的引力平衡造成徹底的破壞。

弗雷澤談論了附近流浪行星存在的可能性。

?? 通過馮塞佩爾利多維科扎伊（vZLK）機制這一過程，一個遙遠的擾動天體（比如伴星）會緩慢扭曲一顆冷行星的軌道——即一顆繞其主星運行距離很遠的行星。經過數百萬年，vZLK機制導致行星的軌道被擠壓和拉伸，直到它變得高度偏心——本質上把它變成一個長橢圓軌道。

在這個橢圓軌道的一端，闖入行星會與行星密集的內太陽系相遇——短周期超級地球和熱木星通常就位于這里。當兩條軌道交匯時，一場巨大的宇宙臺球游戲便拉開了序幕。這兩顆行星不一定會直接相撞，盡管這種情況有時確實會發生。但研究人員發現，在更有可能發生的近距離接觸中，兩顆行星會交換軌道能量。

因為冷行星與宿主恒星的聯系本就相對微弱，這種能量交換產生的微小引力沖擊有時足以使其超過逃逸速度，從而打破與宿主恒星的引力束縛，成為一顆流浪行星。根據作者的模擬，熱木星在這種彈射效應方面尤為有效——它們有80％的概率會彈出木星質量的闖入行星。另一方面，超級地球彈出木星大小闖入行星的概率僅約6.5％，但擅長彈出其他冷超級地球，將它們驅逐到星際空間的概率達52％。

弗雷澤更多地討論了流浪行星這一話題。

? 正如預期的那樣，內行星無法毫發無損地度過這一艱巨過程。在某些情況下，引力相互作用會奪走內行星大量的角動量，使其向內螺旋運動并被主星完全吞噬。在其他情況下，即使它們得以幸存，其軌道也會留下深深的傷痕：傾斜角度變得隨機，自身軌道高度偏心，有時甚至完全翻轉倒置。

進一步分析數據后，作者估計約8％的自由漂浮行星（FFPs）可能來自這類行星彈射相互作用。雖然這看起來不多，但考慮到自由漂浮行星的數量之多，就能看出這類相互作用可能有多普遍。這也凸顯了早期行星系統可能具有的動態性、關聯性和劇烈程度。

我們將能夠利用下一代望遠鏡（如南希格蕾絲羅馬太空望遠鏡）發現更多新的自由浮動行星（FFPs），其數據將為論文中提出的一些觀點提供實驗證據?；蛟S在未來某個時候，我們甚至會足夠幸運地親眼目睹早期恒星系統正在經歷這一過程——看著另一顆行星被拋入漫長的黑夜。

鄭X等人——一種從擁有近距行星的宿主恒星中形成自由漂浮行星的穩健拋射機制

UT流浪行星能孕育自己的行星系統

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相關知識
流浪行星是不圍繞任何恒星公轉的行星，它們可能因形成初期被母星系統的引力彈弓效應拋射，或因形成時未被恒星引力捕獲而游離于星際空間。這類行星缺乏恒星光照，表面溫度極低，但部分可能通過內部放射性衰變維持熱量，甚至存在液態水或生命的潛在條件。

BY: Andy Tomaswick
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參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.原文來自： https://www.universetoday.com/articles/close-in-planets-act-as-bouncers-to-create-rogue-worlds

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