天文學(xué)家使用阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)發(fā)現(xiàn)了一顆被大量氣體包圍的年輕恒星，這顆名為49 Ceti的恒星有4000萬年歷史，經(jīng)典的行星形成理論預(yù)測，到那個年齡，氣體應(yīng)該已經(jīng)消失。令人費(fèi)解的大量氣體迫使天文學(xué)家重新考慮目前對行星形成的理解。

行星是在年輕恒星周圍被稱為原行星盤的氣態(tài)塵埃盤中形成，塵埃粒子聚集在一起，形成類似地球的行星，或者通過從圓盤收集大量氣體形成類似木星的氣態(tài)巨型行星，成為更大質(zhì)量行星的核心。

根據(jù)目前的理論，隨著時間的推移，圓盤中的氣體要么被并入行星，要么被中央恒星的輻射壓力吹走。最后，這顆恒星被行星和一片碎片所包圍。這個充滿碎片的圓盤被稱為碎片圓盤，暗示著行星形成過程即將結(jié)束。射電望遠(yuǎn)鏡最新進(jìn)展在這一領(lǐng)域產(chǎn)生了令人驚訝的結(jié)果。天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，幾個碎片盤仍然含有一定數(shù)量的氣體。如果氣體在碎片盤中停留很長時間，行星種子可能有足夠的時間和物質(zhì)演化到像木星這樣的巨型行星。

因此，碎片盤中的氣體會影響所形成行星系統(tǒng)的組成。日本國家天文臺(NAOJ)天文學(xué)家Aya Higuchi說：我們利用ASTE望遠(yuǎn)鏡100多個小時的觀測，在49 Ceti恒星附近的殘骸圓盤中發(fā)現(xiàn)了原子碳?xì)?。ASTE是由NAOJ在智利運(yùn)營的直徑10米的射電望遠(yuǎn)鏡。作為自然延伸，天文學(xué)家使用ALMA獲得了更詳細(xì)的視圖，獲得了二個驚喜，49 Ceti附近的碳?xì)庠瓉肀戎肮烙嫷呢S富10倍。由于ALMA的高分辨率，研究小組首次揭示了殘骸圓盤中碳原子的空間分布。

碳原子的分布比一氧化碳更廣泛，一氧化碳是年輕恒星周圍第二豐富的分子，氫分子是最豐富的。碳原子數(shù)量如此之大，以至于研究小組甚至探測到罕見碳C13發(fā)出的微弱無線電波。這是首次在492 GHz天文物體中檢測到C13發(fā)射，這通常隱藏在正常的C12發(fā)射之后。C13的量只有C的121%，因此在碎片盤中檢測到C13完全是意想不到的，有明確的證據(jù)表明，49 Ceti的氣體量驚人地大。氣體的來源是什么？研究人員提出了兩種可能性：

其一是，在行星形成的最后階段，它是在消散過程中幸存下來的殘余氣體。然而，49 Ceti恒星附近的氣體量，與活躍行星形成階段年輕得多恒星周圍的氣體量相當(dāng)。沒有理論模型可以解釋為什么這么多的氣體可以持續(xù)這么長時間。另一種可能性是氣體是通過彗星等小天體的碰撞釋放出來的。但是，要解釋49Ceti恒星附近大量氣體所需的碰撞次數(shù)太大了，在目前理論中是無法容納的，目前ALMA觀測結(jié)果促使天文學(xué)家重新考慮行星形成模型。

博科園｜研究/來自：日本國立天文臺

參考期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab3d26

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