爱读书 探索 在猎户座星云中,世界上最强大的射电望远镜,拍摄到行星诞生地

在猎户座星云中,世界上最强大的射电望远镜,拍摄到行星诞生地

天文学家使用世界上最强大之一的两个射电望远镜,在猎户座星云中非常年轻的恒星周围拍摄了300多张原行星盘的图像。这些图像揭示了行星的诞生地和恒星形成最早阶段的新细节。宇宙中的大多数恒星都有行星,这些行星诞生在由尘埃和气体组成的环中,称为原行星盘。即使是非常年轻的恒星也被这些圆盘包围着,现在天文学家想确切地知道这些圆盘是什么时候开始形成的,它们看起来是什么样子。

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但年轻的恒星非常微弱,在恒星托儿所里,它们周围有密集的尘埃和气体云。只有高灵敏度的射电望远镜阵列,才能在这些云层中密集堆积的物质中,发现这些幼年恒星周围的微小圆盘。在这项新研究中,天文学家们将国家科学基金会的卡尔·G·詹斯基超大型阵列(VLA)和阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)都指向了太空中一个许多恒星诞生的区域:猎户座分子云。

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这项名为VLA/ALMA初生盘和多重性(VANDAM)的研究,是迄今为止对年轻恒星及其原行星盘进行的最大规模研究。非常年轻的恒星,也被称为原恒星,在太空中由气体和尘埃组成的云形成。恒星形成第一步是这些稠密云层由于重力而坍塌,当星云坍塌时,它开始旋转,在原恒星周围形成一个扁平的圆盘。圆盘中的物质继续滋养恒星并使其生长,最终盘中剩余的物质有望形成行星。

年轻的原行星盘

关于恒星形成的第一个阶段,以及圆盘是如何形成的,许多方面仍然不清楚。但这项新研究提供了一些缺失的线索,因为VLA和ALMA透过稠密的云层凝视,观察了数百颗处于不同形成阶段的原恒星及其圆盘。弗吉尼亚州夏洛茨维尔的国家射电天文台(NRAO)的约翰·托宾(John Tobin)说:这项研究揭示了这些非常年轻原行星盘的平均质量和大小,现在可以将新研究结果与ALMA也进行了深入研究的原行星盘进行比较。

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研究发现,非常年轻的圆盘在大小上可能相似,但平均来说比较老的圆盘要大得多。当恒星成长时,它会“吸收”盘中越来越多的物质。这意味着年轻原行星盘有更多原材料可以形成行星,可能更大的行星已经开始在年轻恒星周围形成。在数百张观测图像中,有四颗原恒星看起来与其他的不同,引起了天文学家的注意。俄亥俄州托莱多大学(现位于索非亚科学中心)的研究小组成员尼科尔·卡尔纳特说:

四颗特殊的原恒星

这些初生的恒星看起来非常不规则和蓬乱,我们认为它们正处于恒星形成的最早阶段之一,有些甚至可能还没有形成原恒星。很少在一次观测中发现超过一个这样的不规则恒星,天文学家利用这四颗幼年恒星为恒星形成的最早阶段,提出了一条示意图路径。目前还不能完全确定它们的准确年龄,但估计可能还不到一万岁。要被定义为典型的(0级)原恒星,恒星不仅应该有一个扁平的旋转圆盘围绕它们。

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而且应该有一个流出(向相反方向喷出物质)清除围绕恒星的稠密云层,使它们在光学上可见。这种外流很重要,因为它可以防止恒星在成长过程中失控地旋转。但是,这些外流究竟何时开始发生,在天文学中是一个悬而未决的问题。在这项研究中,其中一颗名为Hops 404的新生恒星流出速度仅为每秒2公里(典型原星流出速度为10-100公里/秒)。

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才刚刚开始外流,失去了角动量,能够继续生长,这是也研究人员所见过的最小外流之一,它支持了关于形成原恒星第一步是什么样子的理论。ALMA和VLA提供的精确分辨率和灵敏度,对于理解这次研究中原恒星外部和内部区域及其圆盘都是至关重要的。虽然ALMA可以非常详细地检查原恒星周围致密的尘埃物质,但在更长波长下拍摄的VLA图像,对于了解比我们太阳系规模更小的最年轻原恒星内部结构必不可少。

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博科园|研究/来自:美国国家射电天文台

参考期刊《天体物理学》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab6f64

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