您现在的位置:首页   科学研究   研究进展

行星形成理论在Kepler和ALMA观测时代下的最新进展

编辑: 时间:2022年03月24日 访问次数:230

Protostars and Planets》是天体物理领域恒星和行星成方向的权威著作。该书每七年再版一次,邀请前沿专家学者总结这一领域最新的研究成果,被同行视为教科书级的必读著作。该书第七版将于2022年出版。188bet金宝搏官网刘倍贝研究员作为共同作者撰写了书中行星形成的综述章节“Planet Formation Theory in the Era of ALMA and Kepler: from Pebbles to Exoplanets”。该章节其他作者包括德国慕尼黑大学的Joanna, Drazkowska,马普天文研究所Bertram, Bitsch和丹麦哥本哈根大学Michiel, Lambrechts等科学家。该书的系列综述章节近日在预印本文库arxiv上刊登。全文链接:https://arxiv.org/abs/2203.09759

行星的起源是人类最为关注的基本科学问题之一。天文观测对行星形成的研究至关重要。但由于行星本身不发光,在主星耀眼的光芒下搜寻遥远行星的微弱信号困难重重。长久以往人类关于行星研究的样本仅限于太阳系自身。随着观测技术的不断革新,太阳系以外行星的探测在过去20多年间成为了可能(2019年诺贝尔物理学奖授予了从事系外行星方向的先驱工作者)。到目前为止,行星研究的样本已从单一太阳系的八大行星扩展到了5000余颗质量和轨道分布各具特色的系外行星。除此之外,借助射电段望远镜阵列的强大空间分辨率,越来越多孕育行星的原初行星盘的物理特性和精细结构为人探知。

 

图一:左图是系外行星探测的传奇--美国NASAKepler空间望远镜。目前探测到5000多颗系外行星,超过一半是由Kepler发现的。右边为位于智利的ALMA望远镜阵列,其为原行星盘观测的利器。ALMA空间分辨率高达为0.01 角秒,相当于看清500多公里外的一枚硬币 。

近十年来天文学家受益于Kepler空间望远镜和亚毫米波射电阵列ALMA在观测系外行星和原行星盘方面的突出贡献,人类对于行星形成的初始条件和最终产物均有了更细致和全面的了解。图一和图二分别介绍了在以上两个望远镜和最新观测结果。早先解释单一太阳系形成的传统模型面临着新观测的挑战。随着不断积累的大样本数据,能够解释最新观测,指导并预言未来观测的新一代行星形成的理论模型成为了这一领域的研究热点

本章节总结了KeplerALMA望远镜在系外行星和原行星盘方向的最新观测结果,回顾了近年来不断完善和发展的行星形成理论。行星形成涉及从微米量级的尘埃长到数千公里的行星。在不同尺度上不同的物理过程起了主导作用。书中详细介绍了行星形成各个阶段的基本物理过程和对应的理论模型,从尘埃成长和迁移,星子的形成,到行星内核吸积(包括星子吸积和卵石吸)以及后续的气体吸积等。书中也强调了如何将各阶段理论模型与不同观测之间寻找和建立联系。最后总结该领域的近年来关键的突破以及对未来展望。

刘倍贝研究员于2020年底回国入职188bet金宝搏官网登录近代物理中心。他的研究涵盖了天体物理学和行星科学的交叉前沿,深入探究行星起源,演化和构型,通过理论和数值模拟来阐释太阳系和系外行星的观测特性,取得了一系列原创性学术成果。在国际顶级期刊上发表论文20余篇,曾受邀撰写RAA综述文献。该工作得到了188bet金宝搏官网百人计划项目基金和国家自然科学基金资助。个人主页:   

图二:上图为系外行星的质量随轨道周期分布图。下图为原行星盘中固体物质的质量随时间演化衰减的累计图。

 




188bet金宝搏官网登录-首頁|欢迎您