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？

行星的诞生：并非总是循规蹈矩

我们对行星形成的普遍认知，往往是它们在恒星周围的“育儿室”——行星盘中孕育而生。恒星诞生时，其周围会围绕着一团由气体和尘埃组成的旋转盘，行星就是在其中通过物质的吸积、碰撞、聚集而逐渐形成的。然而，宇宙的规律并非总是如此笔直和简单。事实上，关于行星能否在脱离了恒星或褐矮星等“摇篮”的情况下独自形成，天文学界一直在积极探索，并且已经积累了一些令人信服的证据，指向了“是”这个答案。

想象一下，一片广袤而寂静的星际空间，没有一束集中的恒星光芒指引方向，也没有围绕着旋转的气体盘提供原材料。那么，在这种“荒凉”的环境下，行星的种子是如何萌发，最终成长为独立的个体的呢？这需要我们深入探讨一些更具挑战性但同样迷人的行星形成机制。

孤儿行星：星际空间的游魂

这些在恒星系统之外形成的行星，我们称之为“孤儿行星”（Rogue Planets）或“自由漂浮行星”（Freefloating Planets）。它们就像是宇宙中的游魂，没有母星的束缚，孤独地在星系间漂泊。它们是如何诞生的呢？

1. 弹射机制：宇宙的“家长暴力”

这是目前被认为最有可能的形成机制之一。在年轻、活跃的星团中，恒星系统尚未完全稳定。当行星还在行星盘中形成早期阶段时，由于引力扰动，例如与其他行星、恒星甚至星际云的相互作用，一个行星系统可能会被“踢出”其母星的引力范围。

想象一下，一个行星系统就像一个微缩的太阳系。如果其中一颗大质量行星，比如一颗木星大小的气体巨星，在系统内部的轨道演化中变得不稳定，它可能会通过一次近距离的引力“碰撞”或“擦肩而过”，将一颗质量较小但仍然是行星级别的天体，以足够高的速度抛射出去，使其摆脱母星的束缚，成为一颗孤儿行星。这个过程可以类比于台球运动，一颗球（大质量行星）撞击另一颗球（行星候选者），将其“撞飞”。

更进一步，如果整个行星系统在早期就经历了剧烈的引力相互作用，例如在一个密集的星团中，多个年轻恒星系统相互靠近，它们之间的引力作用可能会导致行星系统整体被撕裂，或者将某些行星从其母星轨道上剥离出来。

2. 核心吸积的另类演化：无恒星的“原材料聚集”

虽然核心吸积过程通常发生在行星盘中，但理论上，在大质量的分子云坍缩过程中，如果局部区域的密度足够高，即使没有形成恒星，也可能形成足够的气体和尘埃凝聚体。这些凝聚体在自身引力下开始坍缩，并可能经历类似于行星形成的过程：

尘埃颗粒的凝聚： 在寒冷的星际分子云中，尘埃颗粒会相互碰撞并粘附在一起，形成越来越大的团块。
岩石核心的形成： 这些团块继续聚集，形成毫米级、厘米级乃至米级的石块。
引力不稳定性（或气体吸积）： 如果周围的气体和尘埃密度足够高，并且聚集体的大小达到了一定阈值，它可能会通过一种称为“引力不稳定性”的机制直接坍缩形成巨行星，或者通过类似核心吸积的方式，吸引周围的气体和尘埃。

然而，这种机制需要一个非常有利的环境。通常情况下，恒星形成是分子云坍缩的主要驱动力。在没有恒星形成的情况下，行星大小的天体能否聚集到足够的质量，以吸引大量的气体形成类似木星的气体巨星，还是一个活跃的研究领域。目前的模型表明，这种直接形成气体巨星的可能性相对较低，但形成岩石行星或小型气态行星仍然是可能的。

3. “种子”行星的自行生长

另一种可能性是，在某些极端条件下，即使是在脱离了恒星盘的早期阶段，一些较大的尘埃团块或岩石核心也能在星际空间中继续吸积物质，成长为行星。这可能需要非常特殊的条件，例如在巨型分子云内部存在密度极高的区域，或者在一些非常规的星际环境中。

如何“看见”这些孤儿行星？

鉴于它们没有母星的光照，发现这些孤儿行星是一项巨大的挑战。天文学家主要依赖以下几种方法：

引力微透镜效应（Gravitational Microlensing）： 这是目前探测孤儿行星最有效的方法之一。当一个没有发光天体的行星（或任何大质量天体）恰好经过地球与一个遥远的恒星之间时，它的引力会像一个透镜一样弯曲和放大后方恒星的光线，造成短暂的光度增加。通过监测这种放大效应的模式，可以推断出前景天体的质量，从而识别出孤儿行星。
红外辐射： 虽然它们没有恒星的光照，但行星本身在形成过程中会释放出红外辐射，特别是那些年龄较小、仍然比较热的行星。通过高灵敏度的红外望远镜，如詹姆斯·韦伯空间望远镜，可以探测到这些微弱的红外信号。
直接成像： 对于一些离地球较近的、质量较大且温度较高的孤儿行星，可以通过直接拍摄它们发出的微弱红外光来探测。但这需要非常先进的观测技术来区分行星自身的光与背景星光或星际尘埃的干扰。

意义与影响

孤儿行星的存在表明，行星形成的过程可能比我们之前想象的更为多样和普遍。它们的存在也为我们理解行星系统的演化、星系的物质分布以及生命存在的可能性提供了新的视角。如果孤儿行星也可能拥有足够的质量来维持一个类似地球的大气层，或者能够捕捉到一些自由漂浮的物质来维持一定的热量和环境，那么生命是否也能在这样的“流浪”世界中找到立足之地呢？这是一个令人着迷的哲学与科学问题。

总而言之，行星的形成并非只能发生在恒星的行星盘中。在宇宙浩瀚的舞台上，它们也可以通过弹射机制从不稳定的行星系统中被抛出，甚至可能在某些特定条件下，在星际空间中自行聚集而形成。这些孤独的行星，是宇宙多样性的生动体现，也是我们探索宇宙奥秘的又一个精彩篇章。

网友意见

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。

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