天文难题:尘埃盘内物质并不足以生成行星

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【大纪元2018年09月30日讯】(大纪元记者张妮编译报导)目前的天文认知以为年轻的恒星诞生后,气体尘埃呈盘状环绕其周围,接着再从这些气体尘埃中诞生一个个行星,故而把这个尘埃盘称为“原行星盘”(protoplanetary disk)。然而最新一份研究却让天文学家们十分疑惑——环绕年轻恒星的原行星盘里的物质,远不够形成它们系统里的行星。

据《科学杂志》(sciencemag)网报导,芝加哥大学(University of Chicago)天文学家Gijs Mulders说:“这份研究告诉我们,我们真得重新考虑一下行星的形成理论了。”

传统理论以为,原行星盘里的物质在运动过程中会碰撞粘合在一起,变大后自身又会有引力再不断吸附周围的尘埃的气体,从而不断“长大”形成行星。

这仅是理论,天文学家们并不清楚细节过程,比如恒星诞生所需的时间、吸附周围物质的效率如何等。

现在的射电望远镜能探测到星盘尘埃发出的无线电波,可以估算出尘埃的质量。

由德国欧洲南方天文台(European Southern Observatory)的Carlo Manara负责的天文研究组,利用阿塔卡玛大毫米波阵列(ALMA)望远镜,把多个年龄在100万~300万年之间年轻恒星周围的星盘内的物质,与同等尺寸年龄大些、周围行星已确定的系外恒星系统里面的物质进行对比。

结果发现,多个年轻恒星周围星盘里面的物质都比“成型”的类似系统中行星物质少得不是一点儿,大约只有后者的十分之一到百分之一的数量级。

这份研究报告即将发表在《天文学和天体物理学》(Astronomy & Astrophysics)期刊上。

尽管之前有研究显示一些恒星的系统是这种情况,但这份研究是第一份发现大量恒星系统情况如此的报告。“我认为这份研究意味着,这个现象被证明为普遍事实了。”Manara说。

可能性推测

Manara说,可能因为这份研究观测星盘的时间点太晚。一些行星在最初百万年内形成了,把尘埃和气体吸走了。ALMA观测到,就算非常年轻的恒星,比如只有10万年的HL Tauri周围的星盘内,已经出现了环状空带。这可能说明原行星把里面物质吸走了。

没有参与这份研究的天文学家、夏威夷大学天文学研究所(University of Hawaii Institute for Astronomy)的Jonathan Williams不认同这种解释。他说,要是行星如此早就形成的话,加上如此多的物质还在星盘内,那行星都会长成木星那样的大个头。然而按照观测的数据来看,多数系外行星都是像地球或海王星这样的大小。

Williams认为,可能ALMA只能测到较小的尘埃,是目前测到的物质10倍大的物体,像卵石那样大小,可能正好太大一点而测不到。目前规划中远望镜的升级版,说不定会测到更多一些物质。

还有一种可能性是,原行星盘会从周围星际空间吸收物质。Manara说,近期一些模拟系统发现,年轻恒星吸收物质的时间比之前认为的要长得多。他认为对年轻恒星诞生过程的进一步研究,可能有助于解开这个新谜题。◇

责任编辑:朱涵儒

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