華威大學的一項新研究證明了經過的恆星、錯位的雙星系統和經過的氣體雲對早期恆星系統中行星形成的影響。科學家們模擬了像這樣的宇宙事件如何在太陽系的早期演化中使原行星盤（行星的“誕生搖籃”）發生翹曲。他們的研究結果於2022年2月3日發表在《天體物理學雜誌》上，該研究由英國皇家學會和工程與物理科學研究委員會資助。
太陽系是由原行星盤形成的，原行星盤是大量旋轉的氣體和塵埃雲，最終將凝聚成我們在宇宙中看到的行星陣列。當這些圓盤年輕時，它們形成了螺旋結構，所有的塵埃和物質被圓盤旋轉的巨大引力作用拖入密集的旋臂。
但是天文學家發現了數量驚人的原行星盤，儘管它們的質量大到足以擁有螺旋結構，卻沒有顯示出螺旋結構的證據。華威大學的研究小組一直在研究是什麼阻礙了星盤形成螺旋結構。
來自該大學物理系的博士生Sahl Rowther使用一種叫做平滑粒子流體動力學的技術，創建了一個正常的、平坦的自引力盤的三維流體力學模擬。在此基礎上，他向圓盤添加了不同程度的曲率以使其扭曲，以研究對圓盤螺旋結構的影響。除了最小的曲率，所有的螺旋結構都消失了。
原行星盤中的螺旋結構對於通過引力不穩定性形成的行星至關重要，這些結果提高了我們對太陽系如何演變的理解。
共同作者、華威大學物理系的研究員Rebecca Nealon博士說：“翹曲將通過引力不穩定性抑制行星的形成，從這個意義上說，這些螺旋結構，即碎裂成最終形成行星的團塊，是圓盤結構將被破壞的地方。任何擾亂螺旋結構的東西都會使這種結塊現象更難發生，也更難通過引力不穩定性形成行星。”
科學家們解釋說，翹曲通過誘導氣體速度的小幅擾動來加熱圓盤，因為它在軌道上運行。氣體需要冷卻才能聚集在一起，因此在加熱圓盤的過程中，旋臂結構未能形成。
原行星盤可以有多種方式被扭曲。幾個例子包括：如果一個大的天體，比如一顆恆星，在飛越時經過附近；如果星盤圍繞着一個雙星系統，該系統的軌道與星盤不一致；或者如果附近的氣體來源增加到了星盤上。
近年來，原行星盤翹曲的證據大大增加，表明它們在宇宙中比以前認為的更常見。這也為大量沒有顯示螺旋結構的大質量原行星盤提供了一個潛在的解釋。
Nealon博士補充說：“通常我們認為這些圓盤是在孤立的情況下形成的，但實際情況並非如此。這是一個混亂的鄰域，附近有很多恆星，你可能有一顆恆星從附近經過，這種引力作用足以導致這種翹曲。”