作者：黄媂一个热爱太空生物学的科普创作者，如果您觉得我的作品还不错，希望关注更多科普问题的话，请您点击关注，推荐阅读、评论和转发，后面会更加精彩。 相信很多天文爱好者对太阳系的模拟图都非常熟悉了，模拟图中的太阳系是由一颗恒星、8颗行星、数颗卫星以及无数颗小行星、彗星和陨星等一些天体共同构成而成，然而这些大大小小的天体几乎都在同一个水平面的轨道上围绕着中心点太阳旋转，因此太阳系看起来就是一个扁平的盘状结构。 那么， 这些天体为什么会在同一个水平面轨道围绕着中心恒星旋转呢？ 宇宙中的其它恒星系统是否都是扁平圆盘状的？ 图解：太阳系模拟图太阳系的起源与演化 太阳系这个扁平圆盘之中的8颗行星和矮行星几乎都在同一个水平面轨道围绕太阳旋转，这个绕行的轨道叫做黄道面，太阳系这个恒星系统之所以能够井井有条地运行这与太阳系的起源有着密切的联系，关于太阳系的起源假说有许多，但是每个人都持有自己的观点，我个人认为星云假说是最众多种起源假说里最具有说服力的，因为这个假说讲述了太阳系从起源到演化成今天这样井井有条的系统提供了有力的佐证。 图解：8颗行星在同一个水平面轨道围绕太阳旋转的轨道叫做黄道面 星云假说中的太阳系诞生于50亿年前，在早期的阶段里，一些极其微小的尘埃颗粒在引力的作用下不断靠拢聚集形成一团气体分子云，这团气体分子云的横跨面积足足有13000个天文单位，面积之广足于能够与一个小星系媲美了，地球与太阳的距离只有1个天文单位，以柯伊伯带划分为太阳系边缘的话，目前太阳系的整体大小只不过大约是200个天文单位左右。 在引力的作用下气体分子云又继续向着重力较大的区域聚集，于是气体分子云和微小的尘埃颗粒逐渐坍缩成一个具有质量的质心，这个阶段的质心是不会旋转的，但是随着气体分子云不断地坍缩的过程中，质心不断地增大，为了保持角动量守恒，于是这团气体分子云就开始旋转起来了，质心在增大的同时，旋转的速度也跟着增大了，也就是质心越大，旋转的速度就越快。在加速旋转的过程中，气体分子云也被旋转搅动成一个扁平的圆盘状。 图解：星云假说太阳系的起源与演化 随着气体分子云的圆盘状结构不断地变扁平，此时中心区域的质心也有了很大的变化，那就是质心在不断地被压缩的状态下增大体积，直到体积大到足以点燃氢核聚变，当氢核聚变被点燃的那一刻，一颗温度极高的恒星胚胎就此诞生，这是恒星演化过程中最早的时期，恒星一生中的故事就是在此拉开帷幕的，这个阶段的恒星称之为原恒星。 原恒星是在一次猛烈的爆炸中诞生的，因为氢核聚变被点燃的那一刻就是一次猛烈的爆炸，所有的爆炸都会产生辐射波的，这次的也不例外，爆炸后产生的辐射波会把质心以外的气体分子云和尘埃颗粒向外吹散，这时的情景是一个中心空洞的圆环状气体分子云围绕着原恒星，而这个形态的气体分子云就是太阳系最初形态，同时也是行星诞生的区域原行星盘。 图解：紫色外围圈是氢核聚变时的辐射波，中间黄色是原行星盘 处于原行星盘带中的气体分子云为了保持角动量守恒，气体分子云中的尘埃颗粒会在旋转的状态下因引力继续聚集坍缩，就好最终从微小的尘埃颗粒演化成行星的胚胎星子。 星子同样在引力的作用下继续聚集坍缩把原行星盘的物质全部消耗掉，体积小的就形成了卫星、小行星、彗星和陨星，体积大的就形成了行星，直至太阳系中的各个星子全部演化成行星、卫星、小行星、彗星和陨星。因此目前太阳系的样貌就是一个由恒星、行星、卫星、小行星、彗星和陨星共同组成的扁平状圆盘结构。 图解：恒星系统起源与演化过程太阳系天体为什么会在同一个水平面轨道围绕着中心恒星旋转呢？ 在太阳系的起源与演化的过程中，气体分子云的质心由于坍缩而变大，角动量守恒是导致气体分子云旋转的原因，在气体分子云被旋转搅动成一个扁平的圆盘状结构后，质心聚集成的原恒星点燃氢核聚变爆炸的辐射波把旋转中气体分子云吹散，被吹到外围的原行星盘中的各个星子也就是演化后变成的行星、卫星、小行星、彗星和陨星都是处在同一个原行星盘的。由于星子都是诞生在同一个原行星盘里，所以它们都是以同一个方向以及同一个水平面轨道围绕着中心的恒星旋转。这就是太阳系天体会在同一个水平面轨道围绕着中心恒星旋转的原因，也是目前太阳系真实的运行情况。 图解：8颗行星以同一个水平面轨道围绕着中心的恒星旋转。宇宙中的其它恒星系统起源是否都是和太阳系一样呢？ 虽然星云假说可以解释太阳系的起源，然而太阳系的起源我们无法看到，也无法证明星云假说是正确的，但是可以通过宇宙中的其它恒星系统起源来验证星云假说中的太阳系起源。 举例说明一： 欧洲南方天文台的甚大望远镜捕捉到520光年外的御夫座中的一个恒星系统正在形成，这个恒星系统名为ABAuirgae，这个恒星系统坍缩的气体分子云同样由于角动量守恒的原故，气体分子云已经坍缩成了一个扁平率不大的圆盘状，但是气体分子云和尘埃已经呈螺旋状旋转了，恒星周围的气体分子云和尘埃也出现了扭曲的状态，说明这个恒星系统的原行星盘已经有一颗行星正在诞生。 图解：ABAuirgae恒星系统 举例说明二： 欧洲南方天文台的亚毫米波阵望远镜在400光年外的星际空间发现了一个已经诞生了恒星、行星和卫星的新恒星系统，天文编号为PDS70，这个恒星系统不但可以看到一颗非常明亮的恒星位于中间，还可以清晰地看到围绕着恒星旋转的原行星盘以及已经形成的行星PDS70b和PDS70c，位于原行星盘内侧旁边的PDS70c是一颗刚刚诞生不久类似于木星的气态巨行星。更让人着迷的是PDS70c的旁边还有一颗正处于星子阶段的卫星正在诞生。 太阳系的起源与演化或许就是星云假说中所描述的那样，因为PDS70恒星系统的起源与星云假说完全相符，PDS70恒星系统可以说是太阳系的复制品，它的起源机制完全是按照太阳系起源与演化中的剧本来演化的，因此我觉得宇宙中的其它恒星系统起源与演化都是和太阳系一样的。 图解：PDS70恒星系统 目前探测到的其它恒星系统和太阳系有着一样的起源与演化的天体还有许多，比如Elias24、DoAr25、DoAr33、Elias20、Elias27、GWLup、HD142666、HD163296、IMLup、HTLup、RuLup、Sz114、Sz129、HD143006、As205、MyLup、WSB52、SR4、WaOph6、As209等等，从捕捉到的图像来看，它们都是有着与太阳系一模一样的起源与演化机制。 黄媂结语动力学与机制 虽然星云假说可以解释恒星和行星等天体是如何形成的，然而当中的动力学目前仍不是非常了解，但是被天文学公认的机制是行星在处于早期阶段的恒星周围中的气体分子云和尘埃颗粒聚集坍缩中产生，经过漫长的演化后气体分子云和尘埃颗粒不断聚集和凝聚，最终形成行星、小行星、彗星和陨星。然而直到目前仍然还没有探测器能够深入到这些刚诞生的原行星盘气体分子云中去了解整个演化过程。 推荐阅读 7光年范围内的星球不能存在外星生命的原因 一篇文章让你完全读懂地球为什么会永远转动 世界上纯净的水能够纯净到什么程度？纯净到不能喝
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