ALMA“尘埃陷阱”观测解决了行星形成之谜

作者:解淅

<p>这位艺术家的印象显示了系统中的灰尘陷阱Oph-IRS 48灰尘陷阱为光盘中的微小岩石提供了一个安全的避风港,使它们能够聚集在一起并生长到允许它们自行生存的尺寸</p><p>来自:ESO / LCalçada使用阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA),天文学家在一个名为Oph-IRS 48的系统中观察到一个尘埃陷阱,其中灰尘颗粒被捕获并且可能因碰撞和粘在一起而变得更大天文学家已经成像了一个年轻人周围的区域灰尘颗粒可以通过聚集在一起生长的星星这是第一次清晰地观察和模拟这样的尘埃陷阱它解决了一个长期存在的谜团,即圆盘中的尘埃粒子如何长到更大的尺寸,最终形成彗星,行星和其他岩体的结果发表在2013年6月7日的“科学”杂志上</p><p>天文学家现在知道其他恒星周围的行星很多但他们并不完全了解它们是如何组成的d彗星,行星和其他岩石体形成的许多方面仍然是一个谜</p><p>然而,利用ALMA的力量的新观察现在回答了一个最大的问题:年轻人周围的圆盘中的微小灰尘是怎样的恒星变得越来越大 - 最终变成碎石,甚至巨石超过一米大小</p><p>计算机模型表明灰尘颗粒在碰撞并粘在一起时会生长</p><p>然而,当这些较大的颗粒再次高速碰撞时,它们经常被粉碎成碎片并返回到原点</p><p>即使没有发生这种情况,模型显示颗粒较大由于灰尘和气体之间的摩擦而会迅速向内移动并落到它们的母星上,不会让它们进一步生长这个艺术家的渲染显示了围绕Oph-IRS 48系统的灰尘盘中不同大小的颗粒的行为更大的颗粒,直径毫米,倾向于聚集在一个安全的避风港,让它们进一步生长,最终形成巨石,然后彗星不知何故,灰尘需要一个安全的避风港,粒子可以继续生长,直到它们大到足以生存[1]已经提出了这样的“尘埃陷阱”,但到目前为止还没有观察到它们存在的证据Nienke van der Marel,博士学位在荷兰莱顿天文台,该文章的主要作者,正在使用ALMA和她的同事,在一个名为Oph-IRS 48 [2]的系统中研究光盘</p><p>他们发现这颗恒星被一个圆圈环绕可能由看不见的行星或伴星产生的中心孔的气体早期使用ESO的超大望远镜进行的观测已经表明,小尘埃颗粒也形成了类似的环形结构但是新的ALMA视图中更大的毫米尺寸发现尘埃颗粒非常不同! “首先,图像中的灰尘形状让我们感到非常惊讶,”van der Marel说道</p><p>“我们发现了一种非常清晰的腰果形状!我们不得不说服自己这个特征是真实的,但是ALMA观测的强烈信号和清晰度使结构毫无疑问然后我们意识到我们发现了“Atacama大毫米/亚毫米阵列(ALMA)的注释图像显示系统周围的圆盘中的灰尘陷阱Oph-IRS 48灰尘陷阱为圆盘中的微小灰尘颗粒提供了一个安全的避风港,使它们能够聚集在一起并生长到允许它们自行生存的尺寸绿色区域是尘埃陷阱,更大颗粒积聚海王星轨道的大小显示在左上角以显示比例信用:ALMA(ESO / NAOJ / NRAO)/ Nienke van der Marel所发现的是一个地区碰撞和粘在一起可以捕获更大的灰尘颗粒,这可能会变得更大这是一个尘埃陷阱 - 正是理论家们正在寻找的东西正如van der Marel所说:“我们很可能正在寻找一种彗星fa因为粒子从毫米到彗星大小的条件是正确的</p><p>尘埃不太可能在距离恒星的这个距离处形成全尺寸的行星但是在不久的将来,ALMA将能够观察到更接近其母体的尘埃陷阱恒星,同样的机制在起作用这样的尘埃陷阱真的会成为新生行星的摇篮“尘埃陷阱随着更大的尘埃粒子向高压区域的方向移动而形成</p><p>计算机模拟显示,这样的高压区域可能来自气孔边缘的气体运动 - 就像在气孔边缘发现的那样</p><p>这张光盘这个计算机模拟显示了当一颗巨行星与一颗年轻恒星周围的光盘相互作用时,涡旋是如何形成的</p><p>它显示了当有一颗行星的气体密度如何演变,其质量是木星的十倍,位于20倍距离中心恒星的地球 - 太阳距离在间隙的外边缘产生了一个大尺度的涡旋,这个涡旋可以存在于地球轨道的1000多个轨道上</p><p>这个涡旋可以捕获超过百万年时间尺度的毫米级粒子并解释在Oph-IRS 48周围的圆盘中用ALMA观察到高对比度结构“ALMA的建模工作和高质量观测结合使得这是一个独特的项目”,该研究所的Cornelis Dullemond说</p><p>德国海德堡的理论天体物理学,他是尘埃演化和光盘建模的专家,也是团队的一员</p><p>“在获得这些观测的时候,我们正在研究预测这些结构的模型:非常幸运的巧合“观测是在ALMA阵列仍在建造时进行的</p><p>他们使用了ALMA Band 9接收机[3] - 欧洲制造的设备,使ALMA能够制造出迄今为止最清晰的图像”这些观察显示ALMA能够提供转型科学,即使只有不到一半的完整阵列在使用,“莱顿天文台的Ewine van Dishoeck说,他是ALMA项目20多年来的主要贡献者”灵敏度和图像清晰度的惊人跳跃在第9波段让我们有机会以“探测到这个”尘埃陷阱“解决了一个长期的陷阱”之前根本不可能的方式研究行星形成的基本方面</p><p>谜团:恒星周围的灰尘颗粒如何形成行星,彗星和其他岩石体ESOcast 58深入尘埃陷阱探索这颗彗星工厂的工作原理注意事项[1]尘埃陷阱的原因,在这种情况下是在圆盘的气体中旋转,具有数十万年的典型寿命即使当尘埃陷阱停止工作时,积聚在沉积物中的灰尘也需要数百万年的时间才能分散,从而为尘粒增大提供充足的时间[ 2]名称是找到系统的恒星形成区域的星座名称和源的类型的组合,因此Oph代表蛇夫座​​(蛇形载体)的星座,IRS代表红外线源</p><p>从地球到Oph-IRS 48的距离大约是400光年[3] ALMA可以在不同频段观测到波段9,波长约为04-05毫米,是目前提供最清晰图像的模式出版物:Nienke范德马雷尔,等,“过渡盘中的主要不对称尘埃陷阱”,Science 7 June 2013:Vol 340 no 6137 pp 1199-1202; DOI:101126 / science1236770来源:欧洲南方天文台图片:....