ALMA提供了前所未有的行星诞生的视角

Alma Campaign提供了前所未有的行星诞生观点

ALMA对附近原行星盘的高分辨率图像,这是高角度分辨率项目(DSHARP)的盘子结构的结果。资料来源:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Andrews等人;Nrao / Aui / NSF,S. Dagnello

天文学家在遥远的恒星周围的轨道上编目了近4,000个外产品。虽然这些新发现世界的发现已经教会了我们,但仍然有一个很大的交易我们不了解行星的诞生和精确的宇宙食谱,这些食谱产生了我们已经揭开的广泛行星体的各种各样的行星体,包括所谓的热门Jupiters,大规模的岩石世界,冰冷的矮人行星,和 - 希望很快 - 遥远的地球类似物。

为了帮助回答这些和其他有趣的问题,一个天文学家团队已经进行了阿尔玛首次大规模,高分辨率的原始磁盘调查,灰尘和气体的灰尘和尘埃般的年轻恒星。

被称为高角度分辨率项目(DSHARP)的磁盘子结构,这是Atacama大毫米/亚峰级阵列(ALMA)的“大型程序”所产生的令人惊叹,高分辨率的20个附近的原始磁盘,并给予天文学家新的见解它们包含的各种功能以及行星可以出现的速度。

本调查结果将出现在天体物理日志字母的特殊焦点问题中。

行星形成的时期


其中二十个磁盘中标有四个的标记版,包括Alma对附近的原始磁盘的最高分辨率调查。- AS 209是托管一盘磁盘的明星,达到100万岁,位于地球上约400岁。Alma Image在其内盘中显示了一系列紧密包装的尘土飞扬环,以及远离中心星的两个额外的灰尘带。- HD 143006约为500万岁,距离地球有540岁。此明星寄出一个磁盘,这些磁盘显示在划分磁盘内部和外部部分和外部的灰尘道之间的宽隙。可以在外圈的左下部分看到致密的弧形区域,可能覆盖彗星或其他冰冷的体的形成材料的浓度。- Alma揭示了尘埃盘的螺旋臂,这是一个距离地球约515岁左右的年轻明星。这些图案可以是扰动盘的看不见行星伴侣的结果,或者在类似于银河系中的螺旋星系中看到的磁盘结构中的全局不稳定性。- 至于205,是一个多星级系统,每个明星都有自己的尘土飞扬的盘。由于银河系中大多数恒星是倍数,因此该观察结果为这种系统中的行星提供了线索。 This system is located about 420 light-years from Earth. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) S. Andrews et al.; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

根据研究人员,对这些观察结果的最引人注目的解释是大行星,可能与大小和构图相似海王星或者土星这比当前理论所允许的速度要快得多。这样的行星也往往形成于它们的太阳系的外围,距离它们的主星非常遥远。

这种早期的形成也可能有助于解释岩石,地球大小的世界如何能够发展和生长,幸存于他们推定的自我破坏性青春期。

“这个月长期观测活动的目标是寻找原主象磁盘的结构性共性和差异。Alma非常尖锐的愿景揭示了先前看不见的结构和意外复杂的模式,“哈佛史密森安斯科学院中心的天文学家Sean Andrew说(CFA)和智利大学的莱阿里斯·斯里亚·莱斯和海德伯格大学的洛拉佩斯·斯里亚·斯里斯·萨尔斯·萨尔斯·斯里亚·萨尔斯·萨尔斯·萨尔兹的领导者。“我们正在看到各种各样的各种群众的各种各样的鲜明恒星上看到了鲜明的细节。这些高度多样化的小规模特征的最引人注目的解释是,有没有与磁盘材料相互作用的看不见的行星。“

行星形成的主要模型认为,行星是由原行星盘内尘埃和气体的逐渐积累而形成的,开始时是冰尘颗粒合并形成越来越大的岩石,直到小行星、星子和行星出现。这个分级过程需要数百万年才能展开,这表明它对原行星盘的影响在更古老、更成熟的系统中最为普遍。然而,越来越多的证据表明,情况并非总是如此。

ALMA对年轻的原行星盘的早期观测,其中一些只有100万年的历史,揭示了令人惊讶的清晰的结构,包括明显的环和间隙,这些似乎是行星的特征。天文学家最初很谨慎地将这些特征归因于行星的活动,因为其他自然过程也可能起作用。


艺术家的战语磁盘的动画。可以看到新成立的行星在中央宿主恒星周围旅行,扫除轨道清澈的灰尘和天然气。最近通过Alma观察到这些相同的环形链路结构围绕许多年轻恒星。信贷:国家科学基金会,A. Khan

“在第一批年轻圆盘的高分辨率图像中看到行星形成的可能特征是令人惊讶的。重要的是要找出这些是异常现象,还是这些特征在磁盘中很常见,”CfA的研究生、研究小组成员简·黄说。

由于天文学家可以学习的磁盘初始样本是如此之小,因此不可能得出任何总体结论。它可以是天文学家正在观察非典型系统。需要对各种原始磁盘进行更多观察,以确定他们看到的特征的最有可能的原因。

DSHARP广告系列旨在精确地做到这一点,通过研究20附近20张原始板块大约20个粉尘颗粒的相对小规模分布。这些灰尘颗粒自然地以毫米波长光线发出,使Alma能够精确地映射在年轻恒星周围的小型固体颗粒的密度分布。

根据距离地球的明星的距离,Alma能够将特征区分开,作为一些天文单位。(天文单位是地球到太阳的平均距离 - 约1.5亿公里,这是一种有用的规模,用于测量明星系统等距离的距离)。使用这些观察结果,研究人员能够通过附近的原始磁盘进行整个群体,并研究他们的AU级别特征。

研究人员发现,几乎所有的圆盘都有许多子结构——同心圆隙、窄环,而在一些情况下也出现了大规模的螺旋图案和弧状特征。此外,这些圆盘和缝隙与它们的主恒星之间存在着很大的距离,从几个天文单位到超过100天文单位,这是海王星到太阳距离的三倍多。

这些功能可能是大行星的印记,可以解释岩石的地球状行星如何能够形成和生长。几十年来,天文学家在行星形成理论中困扰着一个主要的障碍:一旦尘土飞扬的身体成长到一定尺寸 - 直径约一厘米 - 平滑的原始圆盘的动态会诱使它们落在他们的宿主明星上,从不获取形成行星所必需的群众火星金星和地球。

我们现在看到的灰尘茂密的戒指会为岩石世界产生一个安全的避风港,以完全成熟。它们的更高密度和灰尘颗粒的浓度将在盘中产生扰动,形成平坦的区域将有更多时间生长成完全剥落的行星。

“当ALMA用其标志性的HL Tau图像真正展示其功能时,我们不得不怀疑这是否是一个异常值,因为这个圆盘相对来说比较大而且比较年轻,”智利大学的劳拉·佩雷斯(Laura Perez)说,她也是研究小组的成员之一。“这些最新的观察表明,尽管令人震惊,HL Tau远非不寻常,实际上可能代表了年轻恒星周围行星的正常演化。”

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