天文學(xué)家使用世界上最強大之一的兩個射電望遠鏡，在獵戶座星云中非常年輕的恒星周圍拍攝了300多張原行星盤的圖像。這些圖像揭示了行星的誕生地和恒星形成最早階段的新細節(jié)。

宇宙中的大多數(shù)恒星都有行星，這些行星誕生在由塵埃和氣體組成的環(huán)中，稱為原行星盤。即使是非常年輕的恒星也被這些圓盤包圍著，現(xiàn)在天文學(xué)家想確切地知道這些圓盤是什么時候開始形成的，它們看起來是什么樣子。

但年輕的恒星非常微弱，在恒星托兒所里，它們周圍有密集的塵埃和氣體云。只有高靈敏度的射電望遠鏡陣列，才能在這些云層中密集堆積的物質(zhì)中，發(fā)現(xiàn)這些幼年恒星周圍的微小圓盤。在這項新研究中，天文學(xué)家們將國家科學(xué)基金會的卡爾·G·詹斯基超大型陣列(VLA)和阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)都指向了太空中一個許多恒星誕生的區(qū)域：獵戶座分子云。

這項名為VLA/ALMA初生盤和多重性(VANDAM)的研究，是迄今為止對年輕恒星及其原行星盤進行的最大規(guī)模研究。非常年輕的恒星，也被稱為原恒星，在太空中由氣體和塵埃組成的云形成。恒星形成第一步是這些稠密云層由于重力而坍塌，當(dāng)星云坍塌時，它開始旋轉(zhuǎn)，在原恒星周圍形成一個扁平的圓盤。圓盤中的物質(zhì)繼續(xù)滋養(yǎng)恒星并使其生長，最終盤中剩余的物質(zhì)有望形成行星。

年輕的原行星盤

關(guān)于恒星形成的第一個階段，以及圓盤是如何形成的，許多方面仍然不清楚。但這項新研究提供了一些缺失的線索，因為VLA和ALMA透過稠密的云層凝視，觀察了數(shù)百顆處于不同形成階段的原恒星及其圓盤。弗吉尼亞州夏洛茨維爾的國家射電天文臺(NRAO)的約翰·托賓(John Tobin)說：這項研究揭示了這些非常年輕原行星盤的平均質(zhì)量和大小，現(xiàn)在可以將新研究結(jié)果與ALMA也進行了深入研究的原行星盤進行比較。

研究發(fā)現(xiàn)，非常年輕的圓盤在大小上可能相似，但平均來說比較老的圓盤要大得多。當(dāng)恒星成長時，它會“吸收”盤中越來越多的物質(zhì)。這意味著年輕原行星盤有更多原材料可以形成行星，可能更大的行星已經(jīng)開始在年輕恒星周圍形成。在數(shù)百張觀測圖像中，有四顆原恒星看起來與其他的不同，引起了天文學(xué)家的注意。俄亥俄州托萊多大學(xué)（現(xiàn)位于索非亞科學(xué)中心）的研究小組成員尼科爾·卡爾納特說：

四顆特殊的原恒星

這些初生的恒星看起來非常不規(guī)則和蓬亂，我們認為它們正處于恒星形成的最早階段之一，有些甚至可能還沒有形成原恒星。很少在一次觀測中發(fā)現(xiàn)超過一個這樣的不規(guī)則恒星，天文學(xué)家利用這四顆幼年恒星為恒星形成的最早階段，提出了一條示意圖路徑。目前還不能完全確定它們的準確年齡，但估計可能還不到一萬歲。要被定義為典型的（0級）原恒星，恒星不僅應(yīng)該有一個扁平的旋轉(zhuǎn)圓盤圍繞它們。

而且應(yīng)該有一個流出（向相反方向噴出物質(zhì)）清除圍繞恒星的稠密云層，使它們在光學(xué)上可見。這種外流很重要，因為它可以防止恒星在成長過程中失控地旋轉(zhuǎn)。但是，這些外流究竟何時開始發(fā)生，在天文學(xué)中是一個懸而未決的問題。在這項研究中，其中一顆名為Hops 404的新生恒星流出速度僅為每秒2公里（典型原星流出速度為10-100公里/秒）。

才剛剛開始外流，失去了角動量，能夠繼續(xù)生長，這是也研究人員所見過的最小外流之一，它支持了關(guān)于形成原恒星第一步是什么樣子的理論。ALMA和VLA提供的精確分辨率和靈敏度，對于理解這次研究中原恒星外部和內(nèi)部區(qū)域及其圓盤都是至關(guān)重要的。雖然ALMA可以非常詳細地檢查原恒星周圍致密的塵埃物質(zhì)，但在更長波長下拍攝的VLA圖像，對于了解比我們太陽系規(guī)模更小的最年輕原恒星內(nèi)部結(jié)構(gòu)必不可少。

博科園｜研究/來自：美國國家射電天文臺

參考期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab6f64

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