宇宙中的最神秘的天體,環聚了年輕恆星的塵埃!

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環繞著年輕恆星Oph IRS 48的神秘天體和觀測到的塵埃顆粒或許會改變我們對行星產生原因的認知,它很可能是一個質量是木星十倍的天體,也可能是一顆巨大的行星甚至是失敗的褐矮星。

不過,到現在為止,天文學家尚未有證據證明它的存在,而只能看到該神秘天體對整個系統產生的影響。

天文學家發現這顆恆星周邊有一圈氣體,氣體中間有個洞,但令他們驚訝的是他們在這裡發現比較大顆、毫米大小的塵埃粒子。

而這或許會改變我們對行星形成的理解。

觀察這個系統發現了恆星周圍一毫米大小的「除塵器」,而更小的千分之一米大小的顆粒則均勻的分布在整個盤狀物,這些顆粒可能會形成「彗星工廠」以產生千米大小的岩石,就像在海王星軌道外發現的柯伊伯帶(數十億顆在海王星軌道之外繞行的小型冰體構成的碟形帶)。

所謂集塵器,就是體積比較大的塵埃粒子會困在這裡,並因為對撞與黏在一起而變得更大。

范德馬瑞特別指出,條件適當的話,「彗星工廠」的這些粒子會從毫米長成彗星大小,但不會到行星的程度。

這種集塵器確實可能是新生行星的搖籃。

范·德·馬瑞說這個信號是由位於智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波射電望遠鏡陣(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ,簡稱ALMA)發現的,並且說他是非常精密的以至於可以直接排除掉出錯的可能性,獲得數據後,范·德·馬瑞便提出了他們觀測到的東西也許可能幫助解釋為什麼塵埃顆粒會生長,並逐漸形成行星的開始,也就是原行星的理論。

傳統的行星形成理論認為塵埃最終會粘合在一起並生長,形成越來越大的物體直到達到行星的大小(也就是多岩石行星)或者行星核心(也就是氣體巨星,例如木星)。

然而,這個理論中存在一個「射線漂移」的問題。

在環繞恆星的盤狀物里,距離恆星近的地方產生的壓力大,而遠離恆星的位置則壓力小。

由於存在這些壓力梯度,氣體以及小型的千分之一米大小的粒子環繞恆星的軌道速度則更慢。

不過,千分之一米大小的粒子逐漸生長後,它們會與氣體和較小的粒子發生摩擦。

最終較大的粒子環繞的速度將會減慢。

當他們相互摩擦並導致它們的速度降低到一個臨界值時,它們便會朝著恆星飄移並相互湮滅。

范·德·馬瑞說射線偏移發生的時間會比較短,如果與整個盤狀物的生命周期相比的話,並且這些顆粒會迅速消失並環繞恆星旋轉。

他設想如果存在一種方式能夠產生特定的環境供塵埃生長,它應該可能解決射線漂移的問題。

不過這種理論雖然以前也被提出過,但從未被證實。

天文學家自從觀察到在Oph IRS 48周圍的現象後,認為質量是木星十倍的天體在系統邊緣會形成漩渦,產生一片高壓區用來平衡恆星附近的高壓。

塵埃顆粒受到這兩個高壓區域的作用,會盤旋、粘合在一起並最終生長。

這些顆粒因為離恆星太遠而造成密度太低,所以它們是無法形成行星的,不過如果根據行星形成理論來說,它們所處的區域主要是由冰組成的,所以,它們也可以形成1千米寬的冰冷天體,類似於在太陽系統里觀測到的柯伊伯帶,據稱柯伊伯帶是很多彗星出生的搖籃。

Oph IRS 48里的巨大神秘天體究竟是如何形成的?這個問題是天文學家疑惑的地方。

美國物理學家菲爾·阿米塔格(Phil Armitage)在《科學》中寫到「未來需要解答的問題之一便是,我們在這個天體里觀測到的圍困過程是否也存在於更早的時期,並潛在的創造了這些巨大的行星,後者部分的產生了另一個圍困現象。

他認為塵埃圍困理論早已存在了一段時間,只是很少天文學家能想到它在Oph IRS 48這個例子裡會如此輕易的被觀察到。

「它是如此之大你甚至可以直接觀測到它——這真是出人意料。

」 阿米塔格說道。


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