宇宙雪人誕生之謎解密！天文學家揭露外太陽系奇異天體形成關鍵機制

長年困擾天文學家的「宇宙雪人」之謎，終於迎來突破性解答。密西根州立大學（MichiganStateUniversity）研究團隊透過全新電腦模擬，揭示外太陽系奇特「雙球狀天體」的形成機制，顛覆過去對行星形成的理解。記者林育如／編譯

長年困擾天文學家的「宇宙雪人」之謎，終於迎來突破性解答。密西根州立大學（MichiganStateUniversity）研究團隊透過全新電腦模擬，揭示外太陽系奇特「雙球狀天體」的形成機制，顛覆過去對行星形成的理解。

這張影像由NASA「新視野號」（New Horizons）太空船於2019年1月1日飛掠古柏帶天體2014 MU69（暱稱「Ultima Thule」）時拍攝，是迄今對這個位於太陽系遙遠邊緣、古老天體最清晰的影像，也是人類探測器首次近距離探測的小型古柏帶天體（KBO）。（圖／NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute）

在海王星之外的古柏帶（KuiperBelt），存在大量冰凍的原始天體，這些被稱為微行星體（planetesimals）的天體是行星形成的基本構件。令人驚訝的是，約有十分之一的微行星體呈現「接觸雙星」（contactbinary）結構，看起來就像兩顆雪球黏在一起的「雪人形天體」。多年來，這種奇特形態的自然形成方式一直是天文學界未解之謎。

研究團隊由密西根州立大學研究生JacksonBarnes主導，成果已於2月19日發表在《皇家天文學會月刊》（MonthlyNoticesoftheRoyalAstronomicalSociety）。Barnes利用校內網路運算研究所（InstituteforCyber-EnabledResearch,ICER）的高效能運算資源，建立首個能夠自然生成雙球結構的高擬真模擬模型。

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過去的模型多將天體碰撞視為類似流體的融合過程，導致形成的天體往往趨於單一球體，無法重現雙葉結構。Barnes的新模型則讓形成中的天體保持結構完整，使兩個天體能夠在重力作用下緩慢靠近並輕柔接觸，而非劇烈碰撞融合。

研究共同作者、地球與環境科學教授SethJacobson指出，若約10%的微行星體都是接觸雙星，代表形成機制不可能是罕見事件，「重力塌縮」模型與觀測結果高度吻合。

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NASA新視野號（NewHorizons）探測器於2019年近距離拍攝到一顆雪人狀天體後，引發全球天文學家重新審視古柏帶天體形態，並發現此類結構比過去認為的更普遍。

研究顯示，微行星體最初由塵埃與小顆粒聚集形成，類似雪球滾動成長。當旋轉的物質雲塌縮時，可能分裂成兩個天體並形成雙星系統，隨著時間推移，這對天體會逐漸靠近並溫和融合，形成經典的雪人形狀。在古柏帶稀疏且碰撞稀少的環境中，這些脆弱結構可保存數十億年。

Barnes表示，此研究首次以完整物理條件驗證長期假設，未來也有望解釋更複雜的多體系統。隨著未來太空任務深入探索太陽系邊緣，科學家預期將發現更多這類「宇宙雪人」，進一步揭開行星形成的早期歷史。

資料來源：SciTechDaily、ScienceDaily、Universe Magazine

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