欧洲天文台发布金牛座及原行星盘图像,三体世界

图片 1天文学家在金牛座GG-A系统中,发现有气流从物质外盘流向内盘——正是这种物质补给,让环境中央恒星的行星有可能形成。图片来源:欧洲南方天文台

欧洲天文台发布金牛座及原行星盘图像

行星“摇篮”营养不足 科学家认为原行星盘无法形成天体

天文学家利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵(ALMA),首次在一个双星系统当中,检测到了巨大的外尘埃盘通过气流向系统内部输送物质的场景。这种前所未见的特征,或许能在双星系统内部维持另一个较小的物质盘,让行星有机会在其中形成——否则的话,内部的物质盘很久以前就应该消失不见了。大约半数类似太阳的恒星都诞生在双星系统之中,意味着这些发现对于太阳系外行星的搜寻将产生重大影响。这一结果发表在10月30日出版的《自然》(Nature)杂志上。

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这个研究团队由法国国家科学研究中心波尔多天体物理实验室的安娜·迪特雷(Anne
Dutrey)领导,他们利用ALMA观测了多恒星系统金牛座GG-A中尘埃和气体的分布。这个天体的年龄仅有几百万年,位于金牛座中,距离地球大约450光年。(金牛座GG本身是一个多恒星系统,GG-A是其中的一颗子星,而这颗子星本身双是一个双星系统。所以,实际上这是一只是三体世界,还是一个N体世界。)

当地时间2014年11月6日,欧洲南方天文台发布金牛座及其原行星盘图片。ALMA拍摄的最清晰影像,展示了450光年以外一颗年龄不超过100万年的恒星周围,行星正在尘埃气体盘中形成的场景。

一颗年轻恒星周围的原行星盘艺术图。图片来源:JPL-CALTECH

金牛座GG-A拥有一个巨大的物质外盘,包围在整个系统的周围,另外还有一个内盘,包围在中央主星周围。这第二个内盘的质量,大约与木星质量相当。对于天文学家来说,这个内盘本身就是一个有趣的谜题,因为它正向中央恒星流失物质——按照这样的流失速率,这个内盘早就应该消耗一空了才对。

国际在线消息:天文学家在测试和检验阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵新的高分辨率性能的时候,在一颗新生恒星周围拍到了迄今最清晰的行星形成景象。

天文学家有一个问题:如果你没有足够的原料,怎么能制造出行星呢?一项新研究发现,原行星盘——围绕在年轻恒星周围的尘埃和气体的轨迹——似乎因包含的物质数量太少而无法产生行星。

在利用ALMA观测这些结构时,研究团队作出了令人激动的发现——有气体团块出现在内外两个物质盘之间的区域。这一新的观测结果表明,有物质正从外盘向内盘转移,创造出一条连接两个物质盘的供养生命线。

这张革命性的新影像,揭示了金牛座HL周围行星形成盘的惊人细节。这颗类似太阳的恒星位于金牛座中,距离地球大约450光年。

“这项工作告诉我们,真的必须重新思考我们的行星形成理论。”未参与该研究的美国芝加哥大学天文学家Gijs
Mulders说。

“计算机模拟早就预言,会有物质流经两个盘之间的空隙,但这一特征之前从来没有被观测到过。检测到这些气体团块表明,有物质正在两个盘之间移动,允许一个盘供养另一个盘。”迪特雷解释说,“这些观测数据证明,来自外盘的物质能够在很长一段时间内供养物质内盘。这对于潜在行星的形成过程有着重大的影响。”

ALMA在这个恒星系统中发现前所未见的特征,包括多个同心圆环,相互之间被边界清晰的环缝隔开。

恒星诞生于巨大的气体和尘埃云,在其最初阶段,它们被一层薄薄的物质包围着。这里的尘埃颗粒相互碰撞,有时会粘在一起。随后,这些团块堆积成行星核心,然后它们的体积大到足以吸引更多的尘埃和气体,最终形成行星。

行星就是从恒星诞生后遗留下来的这些物质中诞生的。这是一个缓慢的过程,意味着持久存在的物质盘是行星形成的必要条件。如果ALMA现在看到的供养内盘的过程,在其他多恒星系统中也在发生,这就意味着未来有大量新的潜在的位置可以去尝试寻找太阳系外行星。

这些结构表明,在这颗相当年轻的恒星周围,行星形成过程已经在顺利进行了。

但是关于这个过程的许多细节仍然未知,比如行星从盘状物中产生的速度有多快,以及它们在捕获物质方面的效率等。这些盘状物被一层模糊的气体和尘埃包围难以观察。但是射电望远镜可以穿透迷雾,研究年轻的恒星。盘状物中的灰尘发出的无线电波的亮度可以用来估计其整体质量。

对太阳系外行星的搜寻,第一阶段的研究主要集中在类似太阳的单颗恒星周围。最近,天文学家已经证明,相当比例的巨行星围绕着双星系统旋转。现在,科学家已经开始更细致地调查,多恒星系统中的单颗恒星周围,有没有可能存在行星围绕。这一新的发现支持存在此类行星的可能性,为外星行星猎手开拓了新的狩猎场。

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阿塔卡马大型毫米阵列是智利阿塔卡马沙漠中的一个射电天文台,它使得研究原行星盘更加容易。在新研究中,欧洲南方天文台天文学家Carlo
Manara及同事,使用ALMA对围绕在年轻恒星周围的原行星盘,和质量已被证实的系外行星及围绕着同等大小的老恒星的系外行星系统进行了比较。结果显示,前者的质量通常比系外行星质量小得多,有时甚至是其1/10或1/100。相关论文刊登于《天文学和天体物理学》。

这篇论文的合作者伊曼纽尔·迪·福尔科(Emmanuel Di
Folco)总结说,“几乎半数类似太阳的恒星都诞生在双星系统之中。这意味着,我们已经发现了一种供养行星形成的机制,适用于银河系中的大量恒星。我们的观测,朝着真正理解行星形成,迈进了一大步。”(编辑:Steed)

ALMA拍摄的最清晰影像,展示了450光年以外一颗年龄不超过100万年的恒星周围,行星正在尘埃气体盘中形成的场景。

尽管之前一些恒星系统研究已获得类似发现,但这项研究首次分析了几百个不同系统存在的不匹配问题。“我认为这项工作所做的贡献是把这个问题‘敲实’了。”Manara说。

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