過去20多年，天文學(xué)家們認(rèn)為流浪行星質(zhì)量天體可能是分子云坍縮形成的極低質(zhì)量恒星，或是從母恒星系統(tǒng)中被拋射出來的巨行星。然而，這兩種理論均無法解釋流浪行星質(zhì)量天體的豐度之多、多體系統(tǒng)(如雙星或三星)之繁，以及其與恒星運動特征之間的一致性。例如，獵戶座大星云中的“四合星”(Trapezium)星團(tuán)內(nèi)，流浪行星質(zhì)量天體的數(shù)量遠(yuǎn)超傳統(tǒng)恒星質(zhì)量函數(shù)的預(yù)測，且約9%的流浪行星質(zhì)量天體以多體系統(tǒng)形式存在，這與極低質(zhì)量恒星系統(tǒng)的特性截然不同。

　　另一方面，很多流浪行星質(zhì)量天體周圍存在延展的氣體盤，半徑可達(dá)100倍日地距離(天文單位，AU)。這預(yù)示著流浪行星質(zhì)量天體與恒星同時形成于星云氣體耗散之前，且未曾被恒星束縛，否則流浪行星質(zhì)量天體氣體盤的大小將被恒星引力嚴(yán)重限制，因此，流浪行星質(zhì)量天體也不是被主星拋射出來的巨行星。

　　星周盤相遇“潮汐橋”

　　鄧洪平指出，流浪行星質(zhì)量天體難以被現(xiàn)有的恒星或行星形成理論解釋，促使研究團(tuán)隊提出早期星周盤相互作用形成流浪行星質(zhì)量天體的全新理論。他們通過高精度流體動力學(xué)模擬發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩顆年輕恒星的星周盤以特定角度和速度近距離相遇時，潮汐力會拉伸并形成細(xì)長的“潮汐橋”。這些橋狀結(jié)構(gòu)在引力作用下進(jìn)一步收縮為致密的線狀分子云，最終斷裂并坍縮成獨立的流浪行星質(zhì)量天體。

　　實驗?zāi)M顯示，這一過程在密集星團(tuán)(如“四合星”星團(tuán))中的產(chǎn)生效率極高。當(dāng)星周盤以每秒2—3公里的速度、300—400天文單位的距離擦肩而過時，“潮汐橋”的線密度超過穩(wěn)定性的臨界值，可同時產(chǎn)生多個流浪行星質(zhì)量天體，甚至形成緊密的雙星或三星系統(tǒng)。

　　在致密的“四合星”星團(tuán)中，恒星相遇頻繁，且恒星速度彌散恰好在每秒2—3公里之間，因此形成流浪行星質(zhì)量天體的“搖籃”，孕育了目前觀測到的最大流浪行星質(zhì)量天體群。而在恒星運動速度彌散很小的IC348星團(tuán)中流浪行星質(zhì)量天體很稀有。此外，這些形成的流浪行星質(zhì)量天體周圍還保留了延展的氣體盤，也與觀測結(jié)果高度吻合，進(jìn)一步驗證本次研究提出的星周盤發(fā)生潮汐相互作用直接形成流浪行星質(zhì)量天體理論的可靠性。

　　可能代表一類全新天體

　　研究團(tuán)隊認(rèn)為，本次研究提出形成流浪行星質(zhì)量天體的全新機(jī)制，不僅能解釋流浪行星質(zhì)量天體的豐度和性質(zhì)，還暗示它們可能代表了一類全新的天體，從而為理解宇宙中流浪行星的形成機(jī)制提供了新的思路。

　　“流浪行星質(zhì)量天體或許構(gòu)成了宇宙中既非恒星、也非行星的一類天體，將幫助我們理解恒星形成和行星形成的邊界。”鄧洪平說。

　　目前，流浪行星質(zhì)量天體的觀測樣本正在迅速增長。研究團(tuán)隊透露，中國科學(xué)院上海天文臺領(lǐng)導(dǎo)的系外地球巡天計劃能通過微引力透鏡法高效地搜尋流浪行星，針對不同星團(tuán)中流浪行星質(zhì)量天體發(fā)生率和性質(zhì)的研究，將進(jìn)一步揭示他們發(fā)現(xiàn)的全新機(jī)制在宇宙中的普適性。(完)