在群星之間,并不是空無一物,而是布滿了物質(zhì),是氣體,塵埃或兩者的混合物.其中一種低溫,不發(fā)光的星際塵云,相信是形成恒星的基本材料.
這些黑暗的星際塵云溫度很低,約為攝氏-260至-160之間.天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)這類物質(zhì)如果沒有什麼外力的話,這些星際塵云就如天上的云朵,在太空中天長地久的飄著.但是如果有些事情發(fā)生,例如鄰近有顆超新星爆炸,產(chǎn)生的震波通過星際塵云時,會把它壓縮,而使星際塵云的密度增加到可以靠本身的重力持續(xù)收縮.這種靠本身重力使體積越縮越小的過程,稱為”重力潰縮”.也有一些其他的外力,如銀河間的磁力或塵云間的碰撞,也可能使星際云產(chǎn)生重力潰縮.
大約在五十億年前,一個稱為”原始太陽星云”的星際塵云,開始重力潰縮.體積越縮越小,核心的溫度也越來越高,密度也越來越大.當(dāng)體積縮小百萬倍后,成為一顆原始恒星,核心區(qū)域溫度也升高而趨近於攝氏一千萬度左右.當(dāng)這個原始恒星或胎星的核心區(qū)域溫度高逹一千萬度時,觸發(fā)了氫融合反應(yīng)時,也就是氫彈爆炸的反應(yīng).此時,一顆叫太陽的恒星便誕生了.
剩余物質(zhì)圍繞著原始太陽,形成扁平旋轉(zhuǎn)的圓盤.在引力的作用下,逐漸形成不同軌道上的行星.物質(zhì)變成扁平形狀的事實解釋了為什么行星的軌道傾角如此地接近.相對于地球軌道,水星的傾角僅為7度,而所有其他大行星的傾角均小于4度.這也解釋了為什么行星在軌道上以和地球相同的方向運轉(zhuǎn).如果從太陽極區(qū)的上面看去,所有行星在以同一方向繞轉(zhuǎn).
甚至小行星以及柯伊伯帶成員（新近發(fā)現(xiàn)的位于太陽系外側(cè)深處的小天體群）也遵循大部分規(guī)則.沒有小行星或者柯伊伯帶天體在“錯誤”的方向上繞行.而最早發(fā)現(xiàn)的100顆小行星中僅有4顆的軌道傾角大于20度.彗星則不同,它們質(zhì)量很低,易受行星攝動的影響,所以其軌道偏心率和傾角的變化范圍很大.而包括哈雷彗星在內(nèi)的長周期彗星是逆行的,即它們的繞行方向與行星相反,就像在交通環(huán)路上逆行的一輛汽車.
研究人員已經(jīng)建立了復(fù)雜的模型,來說明觀測到的圍繞年輕恒星的圓盤是如何形成太陽系的.在離主星較近的地方,氫和其他較輕的氣體被恒星風(fēng)吹走,形成較小、巖質(zhì)的行星.在太陽系,這類行星包括水星、金星、地球和火星,以及稍遠(yuǎn)一點的位于火星和木星軌道之間的小行星帶.這里由于木星引力牽引的破壞作用,無法形成大的行星.
再遠(yuǎn)一點的情況則有所不同.較輕的氣體沒有被驅(qū)逐開,一旦有一個行星核形成,它就會收集這些氣體成為巨大的大氣層,從而變成一顆巨型的氣態(tài)行星.在我們太陽系中木星和土星無疑是最好的例子.這些巨行星的視表面實際上就是它們大氣層的頂端.這也適用于小些的大行星天王星和海王星.
再向外,我們來到了被小得多的天體占據(jù)的區(qū)域,這里物質(zhì)較為稀少,因此此處形成的天體的大小無法達(dá)到能夠吸住明顯大氣的臨界質(zhì)量.在太陽系的邊緣有柯伊伯帶,冥王星是其中最有名的成員,盡管它的直徑2320千米比月球還小.除冥王星之外的第一個柯伊伯帶天體是在1992年發(fā)現(xiàn)的,目前已經(jīng)知道有數(shù)百個.現(xiàn)在冥王星被認(rèn)為是這類天體中最大的一個,而非真正的大行星.離太陽更遠(yuǎn)的地方也有零星的環(huán)繞太陽的天體.在這片昏暗的地方,至少有兩個天體 Quaoar和Sedna的大小與冥王星相當(dāng).