行星可以自己形成，而不是在恒星或褐矮星等的行星盘里吗？ 第1页

不能，或者说需要极苛刻的条件。

天体形成大致可以通过两种途径。第一，由于引力不稳定性塌缩而成 (gravitational instability)。第二，尘埃先聚集成核，再通过吸积物质由小变大而成 (core accretion)。现在认为绝大多数行星，包括太阳系八大行星，以及已发现的超过四千个太阳系外行星，都是通过核吸积的途径形成的。核吸积发生在恒星周围的行星盘 (protoplanetary disk) 中，不符合题主所问的”自己形成“的条件。所以问题变为，行星能否通过引力不稳定性独立塌缩形成。

所谓引力不稳定性，就是指一团质量巨大的气体由于压强不能抵挡自身引力而塌缩成星体。质量越大，引力不稳定性越容易发生。引力不稳定性是恒星形成的主要机制。而想研究行星能否通过引力不稳定性形成，就要看能发生引力不稳定的质量下限是多少。根据引力不稳定性的理论推算，这个质量下限大概是十个木星质量，或者大概是三千多个地球质量。这对于行星而言这显然是个很大的质量。那么存在十个木星质量的行星么？首先我们先来看下行星的定义是否容得下一个十个木星质量的天体。

在IAU貌似严密的行星定义下：

行星 通常指自身不发光，环绕着恒星的天体。一般来说行星需具有一定质量，行星的质量要足够的大（相对于月球）且近似于圆球状，自身不能像恒星那样发生核聚变反应。

限制行星质量上限的是”自身不能像恒星那样发生核聚变反应“这个条件，而这个质量大概是13木星质量。大于13木星质量，天体就进入了褐矮星的类别；小于13个木星质量，天体才符合归类于行星的条件。也就是说，引力不稳定性所能形成的最小天体，刚刚好落在了行星定义下所能允许的最大质量范围内。仅考虑质量，引力不稳定性独立塌缩形成行星存在理论上的可能。

近些年，通过直接成像来搜寻这些质量在十个木星质量左右的行星是天文学的一个热门问题。在自适应光学设备的帮助下，天文学家真找到了一些这样的天体。其中我们能确定质量小于13个木星质量，符合行星定义下质量上限的大概不到十个（其中四个在同一恒星HR8799周围）。即使这些质量巨大的行星满足引力不稳定性发生的条件，天文学家们认为他们形成于独立的引力塌缩的可能性很小。原因在于独立引力塌缩要求这些行星与其母星同时在一团气体云中形成，也就是以类似于双星的方式形成。即便这些行星是行星中的巨人，与其母星恒星相比，质量扔相差悬殊（大致有100倍）。双星形成机制几乎不可能产生有如此大的质量差的两个天体。

实际上，在行星形成的问题讨论的一个重点是除了在行星盘中吸积行星成以外，行星能否通过行星盘中的引力不稳定性塌缩形成。注意在行星盘中塌缩，与在气体云中独立塌缩，是两个不同的过程。行星盘中的引力不稳定性塌缩不满足题主的”行星自己形成“的条件。然而即使把条件放宽，理论计算仍然表明想要通过行星盘引力塌缩形成小于13个木星质量的天体，需要行星盘满足非常苛刻的条件和多个形成时间点的巧合。