尘埃漩涡解释了“行星的诞生 ”

资料        2019-10-09   来源:墙角数枝梅

一种出现在原行星盘的“尘埃陷阱”提供了创造行星的“温床”,科学家一直认为构造行星的机制并不复杂,有一个构造简单的能够诞生行星的圆盘即可,原行星圆盘由尘埃和气体构成,蕴育行星的圆盘绕一颗年轻的主恒星旋转,圆盘内的尘埃和气体“直截了当”地凝固成颗粒,小的颗粒凝结成大的颗粒,大的颗粒继续在引力的作用聚积成岩石状的固体。微米级尺寸的尘埃在相互碰撞中聚积为团块,团块物体的尺寸不断增大,它们最终形成了一颗行星。然而,对行星形成过程的简单解释存有很多疑问,根据行星形成的简单模型,天体物理学家计算出了与简单行星模型相冲突的结果,一旦形成行星的团块物质的尺寸增加到足够大,那么当团块之间发生碰撞时可能产生“四分五裂”、“粉身碎骨”的情景,它们将变成一堆堆粉末状的飞散物质。

尘埃漩涡解释了“行星的诞生 ”

形成行星的团块物质朝向主恒星的方向移动,主恒星的引力作用限制了团块尺寸的增大。行星是按照简单模型形成的吗?为了解答行星形成的诸多疑问,天文学家观测了一颗年轻的恒星和在它周围旋转的尘埃圆盘,他们使用了位于智利北部的阿塔卡马大型毫米级和亚毫米级的射电阵列望远镜(ALMA),在距离地球390光年的一颗恒星的周围,他们发现了一个新月状的区域,该区域在恒星周围的圆盘内形成了一种气体漩涡,新月状的气体漩涡不仅没有阻止团块物体的生长,而且为“行星种子”——团块物体的生长提供了一个安全“避风港”。圆盘内的气体漩涡实质上制造了一个尘埃“陷阱”、或创造了一个蕴育行星的“孵化器”,大的团块物体得以增长的更大,气体漩涡避免了团块物体朝向内侧的恒星方向移动,大的团块物体有足够的时间来聚积成未来行星的核球。

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科学家在过去阐释了“尘埃漩涡”、或“尘埃陷阱”的机制,然而,从实际的观测来证实理论的假设,这在天文学说史上是第一次,理论假设和实际观测相结合。在恒星CPH IRS48的周围存在一个绕其旋转的圆盘,从中创造了一颗伴随恒星轨道转动的行星。在一个围绕行星旋转的圆盘内同样能够创造一颗行星的卫星,在行星的卫星诞生时,行星圆盘的某个区域被“凿开”了一个空洞,它像一个巨型的“天坑”。天文学家发现,原行星盘内尘埃稠密度的分布不平衡,一个区域的尘埃密集度达到另一个区域的130倍。极不均匀的尘埃分布是行星形成的一个重要因素。

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荷兰莱顿大学的研究员尼克·冯·马瑞尔认为,天文观测的结果解释了大颗粒尘埃如何陷入了困境,它们如何在漩涡气流的作用下进行分布,“尘埃陷阱”俘获了大的尘埃颗粒,阻止了大的颗粒物质向恒星方向的径向移动,行星的种子得以在“孵化器”安顺地成长,尘埃颗粒的尺寸逐渐变大,终于形成如同岩石一样的大小,岩块的宽度达到1公里,它的宽度甚至更大。原行星盘内出现的“尘埃陷阱”为行星的“茁壮成长”提供了关键的条件。在年轻恒星周围的尘埃凝固成岩块,这是行星形成的关键步骤。

尘埃漩涡解释了“行星的诞生 ”

莱顿大学的天文学家发现了行星形成的一种奇异机制,他们填补了天文学领域的一项空白,人们过去对行星形成的机制的认识存在一些悬而未决的问题。《科学》杂志刊登了他们的发现成果。尘埃漩涡为行星的形成提供了一个“庇护所”,尘埃和气体构成了原行星盘,并不是在圆盘的任何区域都能轻易地形成行星,行星种子在“庇护所”或“孵化器”中发芽、生长,最终成长为一颗伴随主恒星绕转的行星。第一次的天文发现具有原创性的科学价值,天文学家现在有兴趣和信念去推广新的发现,他们希望在更大尺度的结构、或在其它的原行星盘寻找同样的“尘埃陷阱”,如果它们不存在,那么这说明恒星CPH IRS48周围的原行星盘出现了特例,如果它们存在,那么这说明恒星CPH IRS48周围原行星盘的特性具有普遍性,对它的解释可以发展为一种“标准模型”,从而从特殊变为一般的理论解释。

尘埃漩涡解释了“行星的诞生 ”




(编译:2013-6-7)