约公元前50亿年 太阳星云
太空艺术家唐·迪克森(Don Dixon)所绘制的原始太阳和太阳星云盘的概念图。自转的气体云、尘埃和冰最终形成了我们太阳系的行星、卫星、小行星和彗星。
第一代恒星(约公元前135亿年),暴躁的原太阳(约公元前46亿年),星周盘(1984年),第一批太阳系外行星(1992年)
恒星形成是一个复杂的过程。巨分子云塌缩时,云中的几乎全部气体和尘埃最终都会落入中心的原恒星。另有一丁点气体和尘埃仍然留在轨道上,围绕着形成的恒星运动。整个系统自转和冷却,分子云中残存的一点物质缓慢地变平为一个气体、尘埃和冰的薄盘。在恒星形成的这一阶段,所有年轻恒星都伴随着一个盘诞生。这就是通常所说的太阳星云盘。
最终形成我们太阳的星云,可能在大约50亿年前开始塌缩,精确的时间还不太确定。观测表明,类太阳恒星典型情况下经过1亿年形成,围绕年轻恒星的星云盘仅仅一百万年就可以形成。一旦盘形成了,会迅速变化,小尘埃和冰晶撞击、吸附逐渐成长为大理石尺寸的颗粒(即吸积过程)。计算机模型表明这样的过程仅需要几千年。小颗粒彼此相互碰撞,有时候吸附在一起,这一过程持续进行,越来越猛烈、加速。我们对这个过程还缺少充分的了解,在短短几百万年中,星子(公里尺度的尘埃、冰、岩石和金属颗粒团块)形成,然后是其他尺寸为100~1 000公里的小行星相继形成。
看起来,太阳星云的盘没有存在很长时间。大部分尘埃通过或吸积、或耗散的方式,都在1000万年内完成聚集。靠近恒星,太热的地方难以形成冰,太小的引力也抓不住足够多的气体,因此星子主要是岩石结构。距离太阳更远的区域里,冰和尘埃可以吸积成为较大的星子,带有足够大的质量,能吸引住够多的气体,最终成长为巨气体行星。在如此短的时间内,那样混乱的开始如何最终形成精致的行星系统,是今天天文学家争论的大问题。■