觀測技術大躍進 胚胎恆星原來也會吃「漢堡」
新頭殼newtalk | 綜合報導
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HH212原恆星系統的噴流和盤,噴流由不同分子偵測到的合成影像,星號標示中心原恆星的可能位置,盤中間有一道明顯的暗帶,造成盤子看起來像個漢堡形狀。右下角是和太陽系大小的比較示意。
HH212原恆星系統的噴流和盤,噴流由不同分子偵測到的合成影像,星號標示中心原恆星的可能位置,盤中間有一道明顯的暗帶,造成盤子看起來像個漢堡形狀。右下角是和太陽系大小的比較示意。   圖:中研院天文所提供

中研院天文所,李景輝團隊利用強大的阿塔卡瑪大型毫米,及次毫米波陣列望遠鏡(簡稱ALMA)取得一張超精細的天文影像。而這張影像捕捉到一顆非常年輕的原恆星(胚胎時期的恆星)正在吸食「塵埃漢堡」—— 一個天文界苦尋多年的最早期塵埃吸積盤。

這一項研究確認了在恆星形成初期會形成吸積盤,挑戰現有的吸積盤形成理論。同時也是首度顯示出吸積盤的垂直結構,並對行星形成初期的塵埃顆粒如何長大和沉澱過程提供線索。論文於2017年4月19日在Science Advances期刊發表。

吸積盤的形成用日常生活舉例,就像是我們把裝滿水的水槽塞子拔掉後,水往下流動時所形成的漩渦,差別僅是吸基盤旋渦上的不是水,而是圍繞著星球的氣體,這些氣體對於一個行星的形成相當重要,宛如滿富營養的補給品般。

天文所研究員的李景輝博士,為能看到目前最年輕吸積盤的細部結構感到興奮。多年來天文學家一直在尋找恆星形成最早期階段的吸積盤,想確定它們的結構、如何形成、吸積過程怎麼發生。現在借用ALMA最優異的解析力,不只偵測到吸積盤,還很清楚呈現其中許多結構細節。

維吉尼亞大學李志雲教授表示,「理論天文學一直沒辦法好好解釋,在恆星形成最早階段的盤是如何產生,因為磁場會減緩塌縮物質的旋轉速度,這使得早期新生原恆星周圍形成環繞的盤在理論上很難成立。這項新發現意味著磁場阻撓盤形成的效果,可能不如我們過去以為的那麼強大。」

HH212是位在獵戶座的一個原恆星系統,距離地球1300光年。在這個系統的中心恆星年齡是4萬年,相當於太陽年齡的十萬分之一,質量則為太陽五分之一。

過去,當望遠鏡解析力最多能看到此系統中央約200個天文單位(1天文單位為太陽到地球的平均距離)時,只能看到有個扁平包層朝中心盤旋,預期在靠近原恆星的地方,可能產生一個微小塵埃盤。現在ALMA解析力提升到8個天文單位,是原來的25倍,不僅實際偵測到塵埃盤,而且能成功解析這個盤的結構。在盤的垂直結構上所得到之觀測成果,還對行星形成最早期階段的塵埃顆粒如何長大和移動過程提供線索。

這項觀測開啟對未來更多運用ALMA高解析度成像力,直接偵測並描繪,環繞在新生原恆星周圍之小吸積盤等研究的可能性。 

HH212原恆星系統的噴流和盤,噴流由不同分子偵測到的合成影像,星號標示中心原恆星的可能位置,盤中間有一道明顯的暗帶,造成盤子看起來像個漢堡形狀。右下角是和太陽系大小的比較示意。
理論模型推導出的吸積盤影像(a)為吸積盤模型的溫度分布。(b)則是模型推導出的塵埃輻射分布。   圖:中研院天文所提供
HH212原恆星系統的噴流和盤,噴流由不同分子偵測到的合成影像,星號標示中心原恆星的可能位置,盤中間有一道明顯的暗帶,造成盤子看起來像個漢堡形狀。右下角是和太陽系大小的比較示意。
插畫示意吸積盤正在餵食中心原恆星,從原恆星有噴流向外噴出。   圖:中研院天文所提供

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