新原行星盤理論模型揭示塵粒如何發展為新行星的種子

行星是在圍繞一顆年輕恒星的塵埃和氣體的旋轉盤的過程中誕生的，但目前還不清楚塵埃顆粒如何在向恒星內旋之前成長為較大的天體。

在行星形成的經典理論中則是，微小的塵埃粒子碰撞并粘在一起進而形成厘米大小的顆粒。這些顆粒逐漸積累起來，形成千米大小的行星，這是產生新行星的第一個重要步驟。

但塵埃粒子感到來自原行星盤中的氣體的阻力。這使得塵埃粒子的速度減慢，因此它們會向恒星墜落。它們下落的速度則是隨著塵粒的增大而增加。

以往的研究表明，這種效應應該會阻止塵粒形成大于一米的物體，這給天文學家帶來了一個重大難題。RIKEN星體和行星形成實驗室的Ryosuke Tominaga指出：“已經提出了各種機制來解釋小行星的形成，但它們仍在辯論之中。”

Tominaga和兩位同事現在提出了一個模型，該模型提出了一個可能的解決方案--原行星盤中塵埃分布的微小變化被迅速放大到高和低塵埃密度的區域。

在密度稍高的區域，塵埃會更有效地凝結并形成更大的團塊，進而更快地飄向恒星。當這些團塊遇到較小的塵埃顆粒時，它們形成了塵埃密度更高的區域并加速了顆粒的生長。與此同時，由大團塊騰出的區域最終具有相對較低的密度。

研究小組發現，這種正反饋在原行星盤中形成了多個高和低的塵埃密度帶。這些帶子可以在一萬年左右的時間內出現，這對于這樣的天文過程來說是非常短的時間。這些高密度區域是進一步聚集的理想場所，并允許在塵埃顆粒被拉入恒星之前形成行星碎片。

Tominaga指出：“跟以前的理論不同，即使原行星盤中的氣體遠遠多于塵埃，這種凝結機制也能發揮作用。”

該團隊現在正在研究更詳細的模型，其中包括行星盤本身的形成和演變以及行星的最終形成。