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探秘宇宙深处神秘“彗星工厂” 环聚年轻恒星尘埃【图】

作者:lly · 发布时间:2019-12-21 08:32:15

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导读:天 文学家表示,环绕着年轻恒星OphIRS48的神秘天体,加上观测到的尘埃颗粒,或可能改变我们对行星形成的理解。它的形成原因很可能是一个质量为木星十 倍的天体,它可能是一颗巨大的行星或者是失败的褐矮星。然而,到目前为止,天文学家只能看到该神秘天体对整个系统产生的影响,目前还尚未有证据证明它的存 在。

环绕恒星的除尘器的印象图。

  国外媒体报道,近日天文学家表示,环绕着年轻恒星Oph IRS 48的神秘天体,加上观测到的尘埃颗粒,或可能改变我们对行星形成的理解。对这个系统的观测揭示了恒星一边毫米大小的“除尘器”,而更小的千分之一米大小 的颗粒则均匀的分布在整个盘状物,天文学家这样说道。据天文学家表示,这些颗粒可能最终会形成“彗星工厂”以产生千米大小的岩石,就像在海王星轨道外发现 的柯伊伯带(数十亿颗在海王星轨道之外绕行的小型冰体构成的碟形带)。

  它的形成原因很可能是一个质量为木星十倍的天体,它可能是一颗巨大的行星或者是失败的褐矮星。然而,到目前为止,天文学家只能看到该神秘天体对整个系统产生的影响,目前还尚未有直接证据证明它的存在。

  荷兰莱登天文台的博士研究生尼因科·范·德·马瑞(Nienke van der Marel)表示,研究人员的最初计划是分析这些气体。然而,“我们获得数据后说道,这是什么?这并不是盘状物应该有的样子!” 范·德·马瑞这样说道。

   这个信号是由位于智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波射电望远镜阵(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ,简称ALMA)发现的,它是如此强大以至于可以直接排除虚假的可能性,范·德·马瑞补充说道。既然已经获得了数据,范·德·马瑞的研究小组提出理论称他 们所观测到的东西或可能帮助解释为什么尘埃颗粒会生长,并逐渐形成行星的开始,也就是原行星。

  解决射线漂移问题

  年轻恒星系统其实是一团尘埃和残骸。传统的行星形成理论认为尘埃最终会粘合在一起并生长,形成越来越大的物体直到达到行星的大小(也就是多岩石行星)或者行星核心(也就是气体巨星,例如木星)。

  然而,这个理论中存在一个“射线漂移”的问题。在环绕恒星的盘状物里,距离恒星近的地方产生的压力大,而远离恒星的位置则压力小。由于存在这些压力梯度,气体以及小型的千分之一米大小的粒子环绕恒星的轨道速度则更慢。

  然而,随着千分之一米大小的粒子逐渐生长,它们开始与气体和较小的粒子发生摩擦。最终较大的粒子速度将会减慢。当摩擦导致它们的速度降低到一个临界值时,它们就开始朝着恒星飘移并相互湮灭。

  “与整个盘状物的生命周期相比,射线偏移发生的时间较短,” 范·德·马瑞说道。“这些颗粒会迅速消失并环绕恒星旋转。”如果存在一种方式能够产生特定的环境供尘埃生长,它或可能解决射线漂移的问题。这种理论以前曾被提出过,但从未被直接观测到。

  在Oph IRS 48这个例子中,天文学家认为质量为木星十倍的天体在系统边缘会形成漩涡,产生一片高压区以平衡恒星附近的高压。受到这两个高压区域的牵制,尘埃颗粒会盘旋、粘合在一起并最终生长。

  这些颗粒距离恒星太远以至于无法形成行星——它们的密度太低,因为它们所处的区域主要是由冰组成的,根据行星形成理论称。然而,它们也可以形成1千米宽的冰冷天体,类似于在太阳系统里观测到的柯伊伯带,据称柯伊伯带是很多彗星出生的摇篮。

  鸡和蛋的问题

   一直以来存在一个鸡和蛋的问题让天文学家非常困扰:Oph IRS 48里的巨大神秘天体究竟是如何形成的?“未来需要解答的问题之一便是,我们在这个天体里观测到的围困过程是否也存在于更早的时期,并潜在的创造了这些巨 大的行星,后者部分的产生了另一个围困现象。” 美国博尔德科罗拉多大学理论天体物理学家菲尔·阿米塔格(Phil Armitage)在期刊《科学》上发表的一篇对这项研究进行分析的文章中这样写到。

  他认为尘埃围困理论早已存在了一段时间,只是很少天文学家预料到它在这张图片里会如此明显。“它是如此之大你甚至可以直接观测到它——这真是出人意料。” 阿米塔格说道。

  范·德·马瑞的文章被发表在6月6日的期刊《科学》上,这项研究还包括来自荷兰、德国、智利、中国、爱尔兰和美国的科研人员的贡献。研究人员希望利用ALMA监测其它恒星系统以寻找相同的现象。用于检测年轻恒星系统里尘埃颗粒的望远镜于今年正式开始启动。

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