原行星盘(原行星盘是类地行星形成中的必经阶段)

宇宙无奇不有!带有三颗恒星的原行星盘 你见过吗?

天文学家们通过观测发现,猎户座中有围绕三颗恒星旋转,并且三个环都有不同的方向,其中最里面的环与另外两个环完全不一致。

一团气体尘埃云围绕着1300光年之外的新生恒星系统旋转,这个系统与我们迄今见过的任何圆盘星系都不同。它由三个环组成,围绕着三颗恒星——三个环各自有着不同的方向,最里面的环方向与另外两个差别尤其大。

这是第一个直接证据,表明这种错位——被称为“圆盘撕裂”,可以发生在宇宙的自然环境下,建模后也证实了这一点。

但尽管阿塔卡马大型毫米-亚毫米阵列(ALMA)对该系统进行了迄今为止最为细致的观测,也仍然无法弄清圆盘撕裂是如何发生的。

这个被命名为GW猎户座的系统位于1300光年外的猎户座。它由两颗恒星组成,它们以大约一个天文单位的距离(地球和太阳的平均距离)锁定在彼此的轨道上,第三颗恒星在偏离轨道上隔着8个天文单位的距离绕着这两颗恒星运行。

围绕着这三颗星的是巨大的原行星尘埃和气体云,三个环距离星系中心的距离分别是46,185和340个天文单位。

最外围的环是我们在原行星系统中所见过最大的一个;用冥王星为例比较,冥王星与太阳的平均距离只有39.5个天文单位。

原行星盘,顾名思义,是恒星周围行星形成的物质。恒星首先需要在恒星苗圃中形成并生长。原恒星云团中的一团物质在引力作用下坍缩,并开始自旋。这是一个巨大的由气体和尘埃组成的圆盘在向成长中的恒星输送养分。

在完成形成过程后,圆盘中剩余的物质开始聚集在一起,最终形成行星和其他小天体。这就是为什么在和我们太阳系类似的行星系中,行星和岩石带或多或少是沿着一个环绕恒星赤道的平面轨道排列的。

然而在多恒星系统周围,行星平面往往与其恒星的轨道不一致。研究多恒星系统四周的原行星圆盘可以帮助我们理解这种不一致是怎样发生的。

GW猎户座原行星盘的奇怪错位是ALMA在2017年首次发现的。

ALMA观测图(左)andVLT观测图(右).(ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), ESO/Exeter/Kraus et al.)

加拿大维多利亚大学的天文学家加庆·比夫说:“我们对内环这么强烈的错位现象感到非常惊讶,但圆盘中奇怪的扭曲符合ALMA在圆盘气体中测量出来的扭曲模式。

第二组天文学家也利用ALMA以及欧洲南方天文台的甚大望远镜进行了更近距离的观测。

“在我们的图像中,可以看到外盘上有内环的影子”,美国埃克塞特大学的天文学家斯蒂芬·克劳斯说。

同时还能通过ALMA测量投射阴影的圆环的精确形状。结合这些信息,我们可以得出错位环和扭曲圆盘表面的三维方向。

幸运的是,虽然这种错位是近期才发现的,但GW猎户座在2008年就处于监测中了,2011年发现了系统中的第三颗恒星。研究人员由此获得了多年的数据,这些数据可用于重建该系统的轨道。

利用对星系系统的3D计算机模拟,克劳斯和他的团队发现,恒星在不同平面上相互冲突的引力效应能够产生猎户座GW中明显的盘状撕裂。

但Bi和他的团队发现恒星轨道的引力作用本身不足以形成所观测到的环。

“我们的模拟显示仅靠三颗恒星的引力推动不能解释观察到的巨大偏离。我们认为这些环之间需要存在一颗行星用来解释圆盘为什么会撕裂。这颗行星很可能在目前的内环和外环的位置上凿出一个尘埃缺口,并打破这个圆盘。”维多利亚大学的天文学家Nienkevan der Marel说。

如果那里真的有这样一颗行星,这将会是我们观察到的第一颗围绕三颗恒星运转的行星。当然,现在这样说还为时过早。未来也仍会对系统的进行观察,尝试解决这个令人着迷的谜团。

这项研究发表在《天体物理学杂志通讯与科学》(TheAstrophysical Journal Letters and Science)上

by:MICHELLE STARR

FY:呛呛

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