宇宙“汉堡包”让科学家们得以一窥新生太阳系

这有助于我们更深入地了解恒星和行星是如何形成的。
illustration of the protostellar disk of HH212
一张新发布的正在形成中的太阳系图像,正帮助科学家更深入地了解恒星和行星的形成过程。这张图描绘的是名为HH212的系统。Lee 等人供图。

天文学家推测,恒星及其行星是在一个旋转的气体和尘埃盘自行坍缩时诞生的。但这些盘状结构由于相对较小,一直难以被探测到。

如今,智利阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列(ALMA)使得对这些盘状结构进行详细的探测和研究成为可能。在一篇发表于《科学进展》杂志上的论文中,科学家公布了对一个名为HH212的年轻原恒星盘的首批快照之一——而它看起来竟像一个汉堡。

气体和尘埃落入盘的中心,为这颗约4万年(按天文学标准来说只是个婴儿)的年轻恒星提供养分。该盘状结构的宽度约为地日距离的60倍,其腰部横亘着一条黑暗、寒冷的带状区域。由于HH212的顶部和底部层比中部更亮,研究人员(恰如其分地)将其比作三明治。

这是天文学家首次在一个原恒星盘中观测到这种暗色的赤道带,它“对目前的一些盘形成理论提出了巨大挑战,”该研究的首席作者Chin-Fei Lee说道。Lee是台湾中央研究院天文及天体物理研究所的研究员。

这种三明治般的结构似乎源于盘内热量的分布方式。HH212的表面因其原恒星产生的加热以及内部气流的运动而预计会更温暖。

models of HH212 star system
原恒星盘的计算机模型,以及HH212内部热量分布的地图。Lee等人供图。

“令人兴奋的是,我们开始能够分辨出这样的盘状结构,”爱丁堡皇家天文台的计算天体物理学家Ken Rice表示。“换句话说,我们开始能够真正理解这些盘状结构的特征。”

反过来,理解这些盘状结构有助于揭示恒星和行星形成过程的细节。

尽管这个特定的盘状结构还很年轻且相对较小,但它已经形成了毫米或厘米大小的物质团块,这些团块最终将长成行星和小行星。Rice认为这很有趣,因为它“表明与行星形成相关的过程发生在这些系统非常年轻的时候。”

研究人员仍想确切知道盘状物质是如何被输送到中心以喂养初生恒星的,或者微米级的尘埃颗粒是如何长成巨大行星的。HH212中的厘米级团块是碰撞破裂还是会粘合在一起?行星天体生长得多快,又多早就达到成熟大小?“我们甚至能在如此年轻的系统中看到它们吗?”Rice猜测道。

现在,科学家们能够观测到这些年轻的原恒星盘,他们便可以开始着手解决其中一些未解之谜了。

 

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