天文學家首次觀測到巨行星幫助其恆星成長 天文學家首次觀測到巨行星幫助其恆星成長

天文學家首次觀測到巨行星幫助其恆星成長

天文學家首次觀測到巨行星幫助其恆星成長

年輕恆星形成時,會吞噬周圍的塵埃和氣體,剩餘的物質則旋轉成一個扁平的圓盤。行星最初是圓盤中的一小團團,這些小團團相互碰撞,最終增加質量。因此,年輕的恆星系統通常呈現為中心的一個光點,周圍環繞著一片暗區,暗區外則是塵埃盤。但奇怪的是,隨著這個過程的進行,恆星本身也在不斷增長。這很難解釋──如果行星一直聚集周圍的物質,那麼這些物質又是如何到達恆星的呢?

地球上最大的電波望遠鏡——阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)——正在提供一些答案。對一個距離地球約450光年的年輕恆星系統進行的新觀測顯示,該系統的行星和恆星共享氣體,塵埃氣體盤與恆星之間形成了氣體橋。

這個圓盤本身由兩個部分組成:靠近恆星的內盤和正在形成行星的外盤。如果這是我們的太陽系,內盤的直徑大約相當於土星的軌道。外盤的起始距離是內盤的14倍,直徑約兩個光日。即將離開太陽引力範圍的超遠距離探測器「旅行者1號」將位於外盤的內緣附近。

ALMA首先在星盤間隙中探測到微量的二氧化碳。間隙中沒有塵埃,這符合行星形成理論,但ALMA的高靈敏度使其能夠探測到二氧化碳。隨後,ALMA也觀測到一些連接星盤和恆星的流狀結構,如同車輪的輻條。這些流狀結構是由行星的引力作用形成的;它們從星盤外緣吸收氣體。但大部分氣體越過了行星,被恆星吸收並繼續增長。這些是首次直接觀測到這些流狀結構,而先前它們的存在是透過電腦模型推論出來的。

這就是ALMA觀測到的景象:

圖片來源:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO),S. Casassus 等人。

圓盤外緣的塵埃呈紅色。緻密的HCO+氣體(或稱甲醯氣體)呈綠色,中心間隙中的彌散氣體呈藍色。在3點鐘和10點鐘位置可以看到氣體絲狀物,它們從圓盤外緣流向中心。

智利大學的西蒙·卡薩蘇斯(Simon Casassus)和千禧年原行星盤核心計劃(Millennium Nucleus for Protoplanetary Disks)領導了一個國際天文學家團隊,對名為HD 142527的星系進行了觀測。他們發現,如果沒有這些流狀結構,內盤會在一年內耗盡。但有了這些流狀結構,就有足夠的氣體在周圍流動,從而維持內盤的穩定,並為正在成長的恆星提供養分。

這些行星位於落向恆星的濃密氣體流內部,因此無法直接觀測。它們的體積可能是木星的數倍。描述這些發現的論文今天發表在《自然》雜誌上。

NRAO