

恒星诞生时,它们进入宇宙的次数往往是成双成对的。在恒星形成的第一个步骤中,一大团气体和尘埃会因引力而坍塌,常常分裂成若干碎片。如果每个碎片再次坍塌,就会有多个恒星从同一团气体云中诞生。这些年轻的太阳被一圈物质的光环包围,这是行星的前身,称为行星形成盘。如果这些恒星足够近,它们周围的行星形成盘甚至会相互缠绕,形成壮观的螺旋尾巴。
11月28日在《皇家天文学会月报》上发表的新的天文图像以惊人的细节揭示了三个这样的相互作用的双行星盘。该团队使用位于智利的欧洲南方天文台的甚大望远镜拍摄了这些照片。虽然这不是首次拍摄到这些盘的图像,但天文学技术的进步提供了对这一壮观宇宙景象的新的、更全面的视角。
这些恒星都位于银河系中,以银河系的尺度来说是相当近的。天文学家们以偏振光拍摄了这三对已知的双星,这有助于区分每个盘的尘埃。某些望远镜技术,如本研究中使用的技术,可以记录入射光波的特定方向,即偏振。偏振光是寻找明亮恒星周围尘埃盘等微弱结构的绝佳技巧。恒星本身不应发出这种光,但星光在尘埃上散射后会偏振,使得盘及其螺旋更容易被看到。

三对双星及其相互作用的尘埃螺旋。箭头指向行星形成盘的特定特征,颜色梯度显示了星光的强度,黄色表示最亮的光。Weber et al.,《皇家天文学会月报》,2022年11月,图2。
偏振也是天文学家强大的工具——它编码了大量关于光如何到达我们望远镜的信息。当星光在太空中疾驰时,如果遇到微小的尘埃颗粒,它会以特定的方式反射。光的偏振是由其反射的精确角度和它撞击的物质类型决定的。圣地亚哥大学天文学家、这项新研究的合著者塞巴斯蒂安·佩雷斯说:“其中涉及大量复杂的工艺。”研究团队利用偏振提供的信息来追踪是哪颗恒星照亮了盘的每个部分,帮助他们理解系统的几何结构。
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他们的目标是了解邻近恒星如何影响行星形成盘。“很大一部分恒星可能会经历这样的阶段,”佩雷斯说,他指的是它们充满兄弟姐妹的童年,“但我们对此知之甚少。”附近的同伴恒星可以相互绕转,或者一颗恒星可以“拜访”另一颗,这被称为“飞掠”。这些新图像是确定这三个系统中哪种情景发生的第一个步骤。
圣地亚哥大学天文学家、该研究的首席作者菲利普·韦伯说:“我们预计大多数恒星形成于银河系密集区域,并被几乎同时形成的许多其他恒星包围。”他补充说,尽管如此,天文学家们“主要将原行星盘视为孤立系统。”
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佩雷斯和韦伯(他们都参与了YEMS Nucleus研究小组)的新观测表明,对于许多恒星系统来说,这是一个糟糕的假设。韦伯说,飞掠“可能对这些行星形成盘的结构产生持久的影响”,他仍然有一些悬而未决的问题。飞掠有多普遍?同伴恒星如何改变盘及其行星的演化?这些新数据无疑将使天文学家忙于完善他们的理论,以寻求理解行星是如何形成的。