行星形成的圆盘被它的三个中心恒星撕裂,导致它弯曲并形成倾斜的环

GW猎户座内环

欧洲天文台是ALMA的合作伙伴,欧洲天文台的超大型望远镜上的球形仪器拍摄了GW猎户座的图像,这是一个有着特殊内部区域的三重星系。新的观测结果显示,该天体有一个扭曲的行星形成盘,盘上有一个不对齐的环。特别地,球面图像(右图)让天文学家第一次看到了光环在圆盘上的影子。这帮助他们弄清楚了圆环和整个圆盘的三维形状。左边的面板显示了椎间盘内部区域的艺术印象,包括环,这是基于该团队重建的三维形状。信贷:ESO / L。Calçada,埃克塞特/克劳斯等。

一组天文学家发现了第一个直接证据,证明恒星群可以撕裂它们形成行星的盘,使其弯曲并形成倾斜的环。这项新的研究表明,奇异的行星,就像星球大战中的塔图因一样,可能在多颗恒星周围的弯曲圆盘中形成倾斜的环。由于欧洲南方天文台的观测,这一结果才得以实现甚大望远镜(ESO和阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列(阿尔玛)。

我们的太阳系非常平坦,所有行星都在同一平面上运行。但情况并非总是如此,尤其是围绕多颗恒星的行星形成盘,就像这项新研究的对象:GW猎户座。这个星系位于1300光年外的猎户座,有三颗恒星,它们周围有一个变形的、破碎的圆盘。


一组天文学家利用ALMA和ESO望远镜研究了一个特殊的系统——GW猎户座,并首次找到了直接证据,证明恒星群可以撕裂它们形成行星的盘状物,使其弯曲并形成倾斜的环。本视频提供了对这些发现的总结,展示了GW猎户座惊人的观测结果和动画。信贷:ESO

“我们的图片揭示了一个极端的例子,光盘不是平的,而是扭曲和错位的戒指,打破了光盘,”斯蒂芬·克劳斯说,天体物理学教授在英国埃克塞特大学的领导这项研究发表在《科学》杂志上。这个错位的环位于星盘的内侧,靠近三颗恒星。

GW猎户座的

欧洲天文台是ALMA的合作伙伴,欧洲天文台的超大型望远镜上的球形仪器拍摄了GW猎户座的图像,这是一个有着特殊内部区域的三重星系。与我们在许多恒星周围看到的扁平的行星形成盘不同,GW猎户座的特征是一个扭曲的盘,由于其中心的三颗恒星的运动而变形。ALMA图像(左)显示了圆盘的环形结构,最里面的环与圆盘的其余部分分离。球面观测(右)让天文学家第一次看到了圆盘上最内层环的影子,这使他们有可能重建它扭曲的形状。资料来源:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)、ESO/Exeter/Kraus等。

新的研究还表明,这个内环包含30个地球质量的尘埃,这些尘埃足以形成行星。“任何行星形成偏差环内将轨道上的明星高度倾斜的轨道,我们预测,许多行星斜,wide-separation轨道将在未来发现行星成像活动,例如英语教学,”亚历山大团队成员说Kreplin埃克塞特大学的,指的是ESO的超大望远镜,计划在十年后开始操作。由于天空中超过一半的恒星生来就有一个或多个伴星,这就提出了一个令人兴奋的前景:可能有一群未知的系外行星在非常倾斜和遥远的轨道上围绕它们的恒星运行。

为了得出这些结论,研究小组对猎户座GW进行了超过11年的观察。从2008年开始,他们使用了琥珀探测器,后来又使用了位于智利的ESO VLT干涉仪上的重力仪器,该仪器结合了来自不同VLT望远镜的光,来研究该系统中三颗恒星的引力舞蹈,并绘制它们的轨道。“我们发现这三颗恒星并不是在同一个平面上运行,但是它们的轨道相对于彼此和圆盘是不对齐的,”埃克塞特大学和莱斯特大学的艾莉森·杨说,她也是该小组的成员之一。

他们还用欧洲南方天文台VLT上的SPHERE仪器和它的合作伙伴ALMA观测了该系统,并能够对内环成像并确认其错位。埃索的球面也让他们第一次看到了这个光环投射在碟形盘其余部分的影子。这帮助他们弄清楚了圆环和整个圆盘的三维形状。

GW猎户座,ALMA和SPHERE

欧洲天文台是ALMA的合作伙伴,欧洲天文台的超大型望远镜上的球形仪器拍摄了GW猎户座的图像,这是一个有着特殊内部区域的三重星系。与我们在许多恒星周围看到的扁平的行星形成盘不同,GW猎户座的特征是一个扭曲的盘,由于其中心的三颗恒星的运动而变形。这张合成图像显示了该圆盘的ALMA和球体观测结果。ALMA图像显示了圆盘的环形结构,其最内层的环(在图像的最中心可以看到一个长方形的圆点)与圆盘的其余部分分离。球面观测使天文学家第一次看到了圆盘上最内环的影子,这使他们有可能重建它扭曲的形状。资料来源:欧洲航天局/埃克塞特/克劳斯等机构,ALMA(欧洲航天局/NAOJ/NRAO)

这个国际团队包括来自英国、比利时、智利、法国和美国的研究人员,然后将他们详尽的观察与计算机模拟相结合,以了解该系统发生了什么。第一次,他们能够清楚地将观测到的失调与理论中的“星盘撕裂效应”联系起来,这表明不同平面的恒星相互冲突的引力会使它们的星盘扭曲和断裂。

他们的模拟显示,这三颗恒星轨道上的不一致可能会导致它们周围的圆盘分裂成不同的环,这正是他们在观测中所看到的。观察到的内环形状也与数值模拟中关于圆盘撕裂的预测相吻合。


这个计算机模拟显示了GW猎户座系统的演变。科学家们相信,该系统中围绕着三颗恒星的盘最初是平坦的,就像我们在许多恒星周围看到的行星形成盘一样。他们的模拟表明,这三颗恒星轨道上的不对齐导致它们周围的圆盘分裂成不同的环,这正是他们在该系统的观测中所看到的。资料来源:埃克塞特/克劳斯等。

有趣的是,另一个使用ALMA研究同一系统的团队认为,要了解这个系统还需要另一种成分。加拿大维多利亚大学的毕嘉庆领导了一项关于GW猎豹号的研究,该研究发表在今年5月的《天体物理学杂志通讯》上。他说:“我们认为需要在这些环之间存在一颗行星来解释圆盘为何会破裂。”他的团队在ALMA观测中发现了三个尘埃环,最外层的光环是迄今为止在行星形成盘中观测到的最大的光环。

未来用ESO的ELT和其他望远镜的观测可能会帮助天文学家完全解开猎户座GW的本质,并揭示在它的三颗恒星周围形成的年轻行星。

GW猎户座星图

这张图显示了三联系统GW猎户座在猎户座(猎人)的位置。这张地图包含了在良好的条件下肉眼可见的大部分恒星,猎户座GW的位置用一个红色的圆圈表示。资料来源:欧洲航天局、国际天文学联合会和《天空和望远镜》

在一个三重塔图因星系中发现了“被恒星撕裂”的扭曲圆盘更多关于这项研究的信息。

参考:“三重恒星系统偏差和扭曲环绕恒星的磁盘的磁盘撕裂”斯特凡•克劳斯,亚历山大•Kreplin艾莉森·k .年轻,马修·r·软化蒂姆·j·哈瑞斯,约翰·d·瑞士亨宁Avenhaus,雅克•Kluska安娜·s·e·法,埃文·A .丰富,马修·威尔逊艾丽西娅n .枪弗雷德·c·亚当斯,肖恩·m·安德鲁斯Narsireddy Anugu, Jaehan Bae,西奥十Brummelaar Nuria Calvet米歇尔治愈,克莱尔·l·戴维斯,雅各布埃尼斯,凯瑟琳Espaillat,泰勒加德纳,李·哈特曼2020年9月3日,Sasha Hinkley, Aaron Labdon, cyrus Lanthermann, Jean-Baptiste LeBouquin, Gail H. Schaefer, Benjamin R. Setterholm, David Wilner和Zhaohuan Zhu,科学
DOI: 10.1126 / science.aba4633

团队是由斯蒂芬·克劳斯(埃克塞特大学物理学与天文学,英国埃克塞特[])亚历山大Kreplin(埃克塞特),艾莉森·k·年轻(埃克塞特学院的物理学和天文学,莱斯特大学,英国),马修·r·软化(埃克塞特),约翰·d·瑞士(美国密歇根大学(密歇根州)),蒂姆·j·哈瑞斯(埃克塞特),亨宁Avenhaus(马克斯·普朗克天文研究所、海德堡、德国),雅克Kluska(埃克塞特和Instituut voor Sterrenkunde, KU鲁汶比利时鲁汶(KU)),Anna S. E. Laws(埃克塞特),Evan A. Rich(密歇根大学),Matthew wilson(埃克塞特和乔治亚州立大学,美国),Alicia N. Aarnio(美国北卡罗来纳州格林斯伯勒大学),Fred C. Adams(密歇根大学),Sean M. Andrews(哈佛和史密森尼大学天体物理中心|,美国)[非洲金融共同体]), Narsireddy Anugu(埃克塞特,密歇根州和管家天文台,亚利桑那大学,美国),Jaehan Bae(密歇根州和卡内基科学研究所,华盛顿,美国),西奥十Brummelaar(乔治亚州立大学的轮藻数组,加利福尼亚,美国),Nuria Calvet(密歇根州),米歇尔治愈(y Astronomia学院运动,大学德瓦尔帕莱索,智利),克莱尔·l·戴维斯(埃克塞特),雅各埃尼斯(密歇根州),凯瑟琳Espaillat(美国密歇根州和波士顿大学),泰勒加德纳(密歇根州)Lee Hartmann(密歇根大学)、Sasha Hinkley(埃克塞特大学)、Aaron Labdon(埃克塞特大学)、cyrus Lanthermann(鲁文大学)、Jean-Baptiste LeBouquin(密歇根大学和法国格勒诺布尔大学)、Gail H. Schaefer (CHARA大学)、Benjamin R. Setterholm(密歇根大学)、David Wilner (CfA大学)和Zhaohuan Zhu(美国内华达大学)。

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