阿尔玛望远镜首次展示了一颗遥远恒星周围的雪线

雪落在婴儿太阳系旋转湿地

长蛇座TW的“雪线”的艺术家概念图显示,水覆盖着盘内的冰粒(4.5 - 30au,蓝色),而CO冰覆盖着盘外的冰粒(>30au,绿色)。从蓝色到绿色的过渡标志着CO雪线。资料来源:Bill Saxton和Alexandra Angelich, NRAO/AUI/NSF

使用新的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(阿尔玛)望远镜,天文学家在婴儿太阳系中发现了CO雪线。

剑桥,马萨诸塞州——在一个遥远的初生行星系统首次拍摄到一条雪线。这条雪线位于类日恒星长蛇座TW周围的圆盘上,有望告诉我们更多关于行星和彗星的形成、决定它们组成的因素以及太阳系的历史。结果今天发表于科学快递

景象可能会刺激儿童,但遥远的星系中看到的第一个雪线为天文学家提供了一个更大的刺激,因为它揭示了行星的形成和我们的太阳系历史。

天文学家们使用新的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)望远镜拍摄了第一张幼小太阳系雪线的照片。这个冰冻的地标被认为在年轻恒星周围行星的形成和化学组成中起着至关重要的作用。

在地球上,雪线通常在高海拔地区形成,那里的温度下降会将大气中的水分转化为雪。与此大致相同的是,雪线被认为是在形成太阳系的圆盘上遥远而寒冷的部分的年轻恒星周围形成的。然而,根据与恒星的距离不同,其他更奇异的分子也会冻结并变成雪。

熟悉的水冰首先冻结,然后在同心圆上向外移动其他丰富的气体,如二氧化碳(CO2),甲烷(CH 4)和一氧化碳(CO)冻结,在尘颗粒上形成霜,这是行星的构建块和彗星。

ALMA在长蛇座TW周围发现了一个从未见过的CO雪线,长蛇座TW是一颗距离地球175光年的年轻恒星。天文学家认为,这个新生的太阳系与我们的太阳系在几百万年前具有的许多特征相同。

“阿尔玛给了我们一个年轻的明星周围的雪线的第一个真正的图片,这是非常令人兴奋的,因为它告诉我们太阳系历史的早期时期,”Chunhua“查理”Qi(哈佛- 美国剑桥,美国山桥科学中心)本文的两位引导作者之一出现在2013年7月18日的科学快递问题。

“我们现在可以看到关于另一个太阳系的冻结外部到达的先前隐藏的细节,其中一个与我们自己少于1000万岁时的共同之处,”齐说。

首先在遥远的星系中看到的雪线

Alma Image(Green)显示了围绕恒星湿的雪(在中心表示)的区域。蓝色圆圈代表海王星轨道的地方,当比较到太阳系的大小时,海王星的轨道将是。信贷:Karin Oberg,哈佛大学/弗吉尼亚大学

直到现在,雪线仅被他们的光谱签名检测到;它们从未直接成像,因此无法确定其精确的位置和程度。

这是因为雪线形式仅在原始圆盘的相对窄的中央平面中。在该地区以上和下方,恒星辐射使气体温暖,防止它们形成冰。只有在盘中的浓缩粉尘和气体的绝缘效果中,磁盘中央平面中的温度可以充分地下降,用于CO和其他气体冷却和冻结。

通常,这种热气体的外部茧将阻止天文学家在冻结气体的磁盘内窥视。“这就像试图找到一个隐藏在密集的fogbank内的一个小阳光的补丁,”奥格尔说。

通过代替捕捉所谓的二亚亚苯基(N 2 H +)的不同分子捕获介入的CO雾。这种脆弱的分子在CO气体存在下容易被破坏,因此只会在CO被冷冻的区域中出现可检测量,因此是CO冰的代理。

二亚苯基在毫米部分的光谱部分中闪烁,可以通过在地球上的Alma这样的射频望远镜检测。

ALMA独特的灵敏度和分辨率使天文学家能够追踪重氮元素的存在和分布,在距离长蛇座TW约30个天文单位(1个天文单位是太阳与地球的距离)处找到了一个清晰的界限。

“使用这种技术,我们能够生效,实际上是圆盘围绕湿圆圈的CO雪的相机,”Oberg说。“如此,我们可以精确地看到CO雪线,理论预测它应该是 - 二亚塞尼亚环的内边缘。”

雪线,天文学家认为,在太阳系的形成中服务至关重要的作用。它们帮助灰尘谷物通过给谷物提供块状外涂层来克服碰撞和自毁的正常倾向。它们还增加了可用的固体量,并可能会显着加快行星形成过程。由于有多个雪线,因此每个雪线可以与特定类型的行星的形成相关联。

围绕太阳般的明星,水雪线大致对应于轨道木星CO雪线大致对应于轨道海王星。过渡到CO ICE也可以标记起点,如彗星和矮人行星就像较小的冰冷的身体冥王星会形成。

奥伯格还指出CO雪线特别有趣,因为CO冰需要形成甲醇,而甲醇是更复杂的有机分子的基石,对生命至关重要。彗星和小行星可以将这些分子运送到新形成的类地行星上,为它们播下生命的种子。

这些观察是只有一部分Alma最终全部补充的66天线。研究人员希望未来的全阵观察将揭示其他雪线,并为行星的形成和演变提供额外的见解。

Alma是一家国际天文设施,是与智利共和国合作的欧洲,北美和东亚的伙伴关系。Alma建设和运营代表欧洲领导ESO美国国家射电天文台(NRAO)代表北美,日本国家天文台(NAOJ)代表东亚。ALMA联合天文台(JAO)统一领导和管理ALMA的建设、调试和运行。

美国国家射电天文台是美国国家科学基金会的一个设施,在联合大学的合作协议下运作。

总部设在马萨诸塞州剑桥的哈佛-史密森天体物理中心(CFA)是史密森天体物理天文台和哈佛大学观测所之间的联合合作。CFA科学家们组织成六个研究部门,研究了宇宙的起源,演变和终极命运。

出版物:Chunhua Qi,等,“太阳能星云模拟中的CO雪线成像”,2013年7月18日;DOI:10.1126 / Science.1239560

图片:Bill Saxton和Alexandra Angelich, NRAO/AUI/NSF;卡琳·奥伯格,哈佛大学/弗吉尼亚大学

1条评论在“Alma揭示了一个遥远的星系中看到的首先雪线”

  1. 惊人的照片和非常有趣的文章。我必须阅读更多关于该主题的信息!科学剧更近,更接近,以了解有关雪线的完整知识。

发表评论

邮箱地址可选。如果提供,您的电子邮件将不会被发布或共享。