天文學(xué)家使用最先進的射電望遠鏡之一，在一顆年輕恒星周圍的塵埃和氣體圓盤中發(fā)現(xiàn)了一種罕見的分子，這可能為天文學(xué)家面臨的難題之一提供了答案。這顆名為HD 163296的恒星距離地球330光年，是在過去600萬年中形成的。它被一個由塵埃和氣體組成的圓盤包圍著，即所謂的原行星盤。

正是在這些原行星盤中誕生了年輕的行星，使用智利阿塔卡馬沙漠的射電望遠鏡，研究人員能夠探測到一個極其微弱的信號，表明存在一種稀有形式的一氧化碳(13C17O)（被稱為同位素）。

這次探測使得利茲大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個國際科學(xué)家合作，比以往任何時候都更準確地測量了圓盤中氣體的質(zhì)量。結(jié)果表明，原行星盤比之前認為的要重得多，或者說更“大”。領(lǐng)導(dǎo)這項研究的利茲大學(xué)博士研究員愛麗絲·布斯說：我們的新觀察表明，原行星盤中隱藏的質(zhì)量比以前觀測結(jié)果多2到6倍。就行星系統(tǒng)在原行星盤中的誕生而言，這是一個重要的發(fā)現(xiàn)：如果它們含有更多的氣體，那么它們就有更多的“建筑材料”來形成更大的行星。

這項研究在原行星盤中首次檢測到稀有形式的一氧化碳(13C17O)：原行星盤氣體質(zhì)量的強健示蹤劑，其研究發(fā)現(xiàn)于2019年9月12日發(fā)表在《天體物理學(xué)》期刊上。這個結(jié)論來得正是時候，近期對原行星盤的觀察令天文學(xué)家困惑不已，因為它們似乎沒有包含足夠的氣體和塵埃來創(chuàng)造所觀察到的行星。利茲大學(xué)的研究員約翰·伊利博士說：原行星盤與系外行星的質(zhì)量差異，提出了關(guān)于行星如何以及何時形成的嚴重問題，然而，如果其他原行星盤隱藏的質(zhì)量與HD 163296相似。

那么到目前為止，我們可能只是低估了它們的質(zhì)量。天文學(xué)家可以通過觀察一氧化碳等分子發(fā)出多少光來測量原行星盤的質(zhì)量。如果原行星盤足夠密集，那么它們可以阻擋更常見形式一氧化碳發(fā)出的光，這就可能導(dǎo)致科學(xué)家低估存在的氣體的質(zhì)量。本項研究使用了一種技術(shù)來觀察稀有形式的一氧化碳(13C17O)，這使我們能夠深入觀察原行星盤內(nèi)部，找到以前隱藏的氣體儲存庫。研究人員使用了世界上最先進的射電望遠鏡之一：阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA)-位于阿塔卡馬沙漠的高空。

ALMA能夠觀察肉眼看不見的光，使天文學(xué)家能夠觀察到所謂的“冷宇宙”：即使用光學(xué)望遠鏡看不見的空間部分。研究表明，ALMA讓我們對宇宙的理解做出了驚人貢獻，幫助天文學(xué)家更準確地描繪出導(dǎo)致新行星形成的物理學(xué)圖景。當然，這也有助于我們理解太陽系和地球是如何形成的。ALMA將能在許多其他原行星盤中觀察到這種罕見形式的CO，這樣做就可以更準確地測量它們的質(zhì)量，并確定科學(xué)家是否系統(tǒng)性地低估了它們包含的物質(zhì)。

博科園｜研究/來自：利茲大學(xué)

參考期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/2041-8213/ab3645

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