太阳系的起源：吸积盘和喷流的形成-浩瀚科普

太阳原本只是银河系中亿万恒星中的普通一员，这些恒星彼此之间有相似也有不同的地方，本文主要介绍恒星诞生过程中的一些共同特性：吸积盘和喷流，也简单说明它们形成的原因和机制。

根据目前的研究得知，太阳系的演化是由46亿年前左右的一颗超新星爆炸所启动，原始的太阳系是一片稀薄、低温、均匀的星云，其中主要的成分大概是3/4的氢和1/4的氦元素，其他元素所占的比例合起来还不到2%。这片原始的星云在银河系中已经飘荡了数十亿年时间，但是一直都没有达到可以凭借自身引力收缩的条件，直到某一天，在这片星云附近有一颗大质量恒星死亡并引发了超新星爆发，而爆炸所产生冲击波吹向了这片星云。

PS：和太阳系形成于同一片星云的恒星我们已经找到了一颗，参见文章《HD 162826和HD 186302：诞生于同一片星云的太阳亲兄弟找到了》

超新星爆发不但产生了重金属元素，还促使原始星云收缩

超新星爆发是大质量恒星死亡前的最后一口气，当其核心因为核聚变产生铁元素的时候，会导致恒星内核不但不能产生热量，反而还会吸收热量，原本用来抵抗引力收缩的热压力也随之消失，从而导致整个星球以自由落地的方式向核心加速，在不到一天的时间内，整个恒星都会向内收缩。

恒星物质的收缩会将重力势能转化为动能（热能），在这个过程中恒星所释放的能量几乎和它一辈子核聚变产生的能量相当，这么大的能量在这么短的时间内释放出来，会导致恒星外壳产生非常大的压力和高温（估计会超过1000亿K）。在这个过程中，恒星外壳中的各种比铁元素轻的元素再次挤压产生核聚变变成更重的元素，并在一瞬间爆炸释放到宇宙空间中。现今地球上的各种比铁元素更重的重元素（比如金银铜铂等贵重金属）大部分都是通过这种方式形成的。

在原始宇宙中，不要说比铁更重的元素了，就连比氦更重的元素都非常罕见。而超新星爆发是我们知道的能够形成重金属元素的一个最主要的途径。所以我们地球上各种物质大部分都是来源于那颗超新星爆发的恩赐。

原始太阳系吸积盘的形成过程

当超新星爆发将外壳中的各种元素炸到太空的时候，这些元素随着冲击波而被抛向四面八方。而当冲击波撞击到形成太阳系的星云的时候，就会使得这些运气被推动从而分布不再均匀，这样的话，物质密度大的地方就会引力稍微强一些，会吸引更多的物质，特别是超新星爆发可能会产生一些重金属物质块，这些物质快很容易成为吸引周围物质聚集的核心。

经过一段时间以后，这片星云中就会形成许多这样的物质核心，这些物质核心相互之间遭遇、碰撞、合并成一些更大的物质块，更大的物质块拥有更大的引力，最终在太阳系这片大小的区域内，可能就只剩下中心的一大块物质块和周围围绕它旋转的其他的一些小的物质块。

而整片星云会形成类似的几十个甚至成百上千个物质块，这些都是未来恒星的雏形。

由于星云的形成不可能是一个完美的对称形状，所以在它的收缩过程中，很难会保证它各个方向的运动都完全一致，这样就会有旋转现象的出现，当不同的物质块合并的时候，旋转产生的角动量就会决定了整个气体云盘（吸积盘）的旋转方向。在旋转方向上的物质，会因为旋转产生的离心力（惯性）而抵消了一部分向内的引力，所以它的收缩速度会比较慢。而那些不是位于旋转方向上的物质，比如上下的物质，就会受到引力的影响比离心力更大，这样就会使得这些地方的物质还在不断的收缩。

这样的结果就是，原始的太阳系形成了一个扁平的结构——吸积盘。

当吸积盘中的物质不断被最内部的物质引力所吸引的时候，会导致内部物质的密度越来越大，而物质势能转化为动能，动能的外在表现就是温度，从而导致吸积盘内部的温度不断上升，而且是物质密度越高的地方温度越高，当核心的温度升高到700万K的时候，就达到了让氢原子核融合成氦原子核的条件，这个时候我们的太阳就正式诞生了。

原始太阳系喷流的形成过程

在吸积盘不断收缩的过程中，物质的势能转化为动能，转动速度也会随着半径缩小而不断增加（角动量守恒），如果物质无法将这些能量和角动量消耗掉的话，这些物质就会被甩出去而不会落到中心，这样物质喷流就形成了。

以星云中的个别分子或原子来看，它们的能量和角动量会呈现一种高斯分布（中间高两边低的分布图），当收缩造成温度升高的时候，整体的分布会向高能量方向偏移，这表示高能量粒子数量增多，这些高能量自理很容易摆脱星云的引力束缚，从而逃离出去，当这些高能量粒子逃离的时候会把能量和角动量带走。

当高能量粒子逃离以后，剩下的其他气体粒子会进一步向内收缩，所释放的热量又用来继续加热剩下的粒子，然后就又逃走一部分高能量粒子。于是星云就是通过这种一边收缩一边抛掉高能粒子的方式形成恒星的。

根据科学家的估算，一个吸积盘形成一颗恒星的话，大约会有一半的物质会被抛射出去，剩余的物质才会形成恒星。

当这些被抛射出去的高能粒子物质的方向其实是四面八方的，但是因为吸积盘上物质的阻挡，会消耗掉这些抛射物的动能。而吸积盘上下两个方向，则没有太多的阻挡，高能粒子一般被抛射出去以后，就很容易一路畅通无阻飞出去，从而在吸积盘的上下方出现两道束状的喷流，而且这些喷流的温度非常高，所以喷流物质主要是原子核电子分离的电离状态，这些带电粒子在高速旋转状态下会产生很强的磁场，这会进一步约束物质只能从两极的方向喷出。这就是我们所看到的喷流，实际上，比如类星体之类的物质喷流的形成原理也是这样的。

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