形成行星是對(duì)年輕恒星周圍的氣體和塵埃盤中觀察到的環(huán)和間隙的一種可能解釋。但是這一理論難以解釋為什么很少發(fā)現(xiàn)與環(huán)相關(guān)的行星。新的超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬顯示，在形成一個(gè)環(huán)之后，行星可以轉(zhuǎn)移遷徙并留下這個(gè)環(huán)。

這不僅支持了行星環(huán)形成的理論，而且模擬顯示，一個(gè)遷移的行星可以產(chǎn)生各種與在星盤中實(shí)際觀察到的相匹配的模式。

由ALMA觀測(cè)到的原行星盤(左)，以及由ATRUI II模擬得到的行星遷移期間的原行星盤(右)。模擬中的虛線代表行星的軌道，灰色區(qū)域表示模擬的計(jì)算域沒(méi)有覆蓋的區(qū)域。

年輕的恒星被氣體和塵埃的原行星盤所包圍。世界上最強(qiáng)大的射電望遠(yuǎn)鏡陣列之一，ALMA(阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列)已經(jīng)在這些原行星盤中觀察到了密度較大和密度較小的環(huán)和間隙的各種模式。行星盤中形成的行星的引力效應(yīng)是解釋這些結(jié)構(gòu)的一個(gè)理論，但是尋找環(huán)附近的行星的后續(xù)觀測(cè)基本上沒(méi)有成功。

在這項(xiàng)研究中，來(lái)自日本茨城大學(xué)、工學(xué)院大學(xué)和東北大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)使用世界上最強(qiáng)大的天文學(xué)專用超級(jí)計(jì)算機(jī)，即日本國(guó)家天文臺(tái)的ATRUI II來(lái)模擬一個(gè)行星遠(yuǎn)離其最初形成地點(diǎn)的情況。他們的結(jié)果顯示，在低粘度盤中，在行星初始位置形成的環(huán)不會(huì)隨著行星的向內(nèi)遷移而移動(dòng)。該小組確定了三個(gè)不同的階段。在第一階段，初始環(huán)在行星向內(nèi)移動(dòng)時(shí)保持完整。在第二階段，初始環(huán)開始變形，第二個(gè)環(huán)開始在行星的新位置形成。在第三階段，最初的環(huán)消失了，只剩下后一個(gè)環(huán)。

ATERUI II在這些模擬中發(fā)現(xiàn)的環(huán)的形成和變形的三個(gè)階段(頂部)與ALMA觀測(cè)到的真實(shí)例子(底部)的比較。模擬中的虛線代表行星的軌道，灰色區(qū)域表示模擬的計(jì)算域沒(méi)有覆蓋的區(qū)域。在上排，模擬的原行星盤從左到右顯示了行星遷移開始時(shí)(第一階段)、行星遷移中(第二階段)和行星遷移結(jié)束時(shí)(第三階段)的情況。

研究結(jié)果有助于解釋為什么很少在外環(huán)附近觀察到行星，而且模擬中確定的三個(gè)階段與在實(shí)際環(huán)中觀察到的模式很吻合。來(lái)自下一代望遠(yuǎn)鏡的更高分辨率的觀測(cè)，將能夠更好地搜索靠近中心恒星的行星，將有助于確定這些模擬與現(xiàn)實(shí)的匹配程度。

關(guān)鍵詞： 行星 遷徙 計(jì)算機(jī) 模擬顯示