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失败恒星周围出现尘埃盘 宇宙或遍布"小型地球"

http://www.kexue.com 2012-12-10 11:39:11 腾讯科学  发表评论

失败恒星周围现尘埃盘 宇宙或遍布“小地球”
艺术家绘制的Rho-Oph 102天体系统周围致密尘埃盘,其中或正在形成“小地球”

  科学家使用阿塔卡马大型毫米波/次毫米波阵列首次发现了在褐矮星周围存在神秘的尘埃圆盘,其固体颗粒的粒径仅有毫米级,这个现象如同在其他新生恒星周围发现的高致密度物质盘。本项发现是相当惊人的,研究人员认为其挑战了类似地球这样的岩质行星形成理论,暗示宇宙中可能存在更多的岩质行星和“小地球”。图中显示的是艺术家绘制的褐矮星周围出现的气体和尘埃物质盘,密度极高,而且存在不断碰撞融合的现象。

  根据岩质行星形成理论,宇宙中的尘埃和微小物质颗粒在引力的作用下聚拢,进而旋转并不断发生随机碰撞,该现象一般出现在新生恒星周围的轨道上,酷似一番“尘土飞扬”的世界。而本次新发现也是阿塔卡马(ALMA)阵列第一次观测到这样的奇观。褐矮星被称为“失败的恒星”,由于其质量无法达到氢核聚变而无法成为主序星,在褐矮星周围发现高致密度的尘埃颗粒暗示银河系乃至宇宙中可能存在大量的岩质行星,因为褐矮星的银河系中的数量是相当可观的。

  在此之前,天文学家认为聚拢的颗粒物由于尘埃盘的密度太低而无法演化,而且微颗粒间的碰撞由于速度太快而无法粘合在一起,有理论认为大量的尘埃颗粒应该往轨道内侧移动,从而远离尘埃盘的外侧轨道。对此,来自美国加州理工学院的研究人员卢卡·里奇(Luca Ricci)认为我们如此薄的尘埃盘上发现毫米级的尘埃颗粒时感到非常惊讶,这是因为在这个尘埃盘的外层出现了岩质行星形成的迹象,而原先的理论认为在如此寒冷的尘埃盘外层不可能出现原行星物质聚拢。

  如果下一步的观测发现了一颗完整的岩质行星形成于尘埃盘的外层,那么科学家也不确定其中的机制。而现在我们能做的便是改变我们对尘埃盘演化岩质行星的理论条件,并进行一系列的假设。卢卡·里奇和他的同事们利用位于智利沙漠中的阿塔卡马(ALMA)阵列发现了褐矮星周围的尘埃盘,该望远镜阵列在今年接近全部完工,工作波段位于毫米波和亚毫米波,目前已经有部分射电阵列开始观测。由于其工作的波段处于人眼看不到的波长上,因此可以发现许多不可思议的宇宙物体,按目前的建设进度,该望远镜阵列全部完工将在2013年。

  天文学家所观测的褐矮星被编号为ISO-Oph 102,或者Rho-Oph 102,是位于蛇夫座方向的昏暗恒星形成区,其质量为60倍木星质量,或者是太阳质量的0.06倍。由于褐矮星的质量太低,因此它们无法像普通恒星那样点燃热核反应,但是它们会随着引力作用范围的缓慢收缩而释放热量,只不过与普通的恒星相比显得暗淡了许多。阿塔卡马(ALMA)阵列可以探测到由于褐矮星的加热效应导致的周围尘埃盘释放出毫米波辐射,因此该望远镜是观测尘埃盘颗粒的理想工具。

  天文学家对比在0.89毫米和3.2毫米波长上的尘埃盘亮度,从波长梯度上看,0.89毫米到3.2毫米亮度衰减程度并没有想象中的大,这说明了其中不仅含有毫米级的颗粒物质,也可能存在更大粒径的尘埃颗粒,研究人员从中推测随机性的碰撞导致了尘埃颗粒的聚拢变大,从而为后来的行星演化奠定了基础,但是这个发现并不符合此前认为的在尘埃盘轨道外侧由于颗粒物质运行速率太大而无法聚拢的理论。

  来自欧洲南方天文台的研究人员莱昂纳多(Leonardo Testi)认为ALMA望远镜阵列是一个功能强大的观测工具,可揭行星系统形成奥秘,如果尝试着用以前的上一代望远镜进行观测,那么可能需要长达一个月的时间。在不久的将来,ALMA望远镜阵列全部完工后将变得更加强大,可以探测到Rho-Oph 102天体系统周围物质盘的详细信号,还将揭示环绕恒星的物质盘中气体等物质的相互作用情况,有助于了解“小地球”星球形成过程。(Everett)

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