一種出現在原行星盤的“塵埃陷阱”提供了創造行星的“溫牀”,科學家一直認為構造行星的機制並不復雜,有一個構造簡單的能夠誕生行星的圓盤即可,原行星圓盤由塵埃和氣體構成,蘊育行星的圓盤繞一顆年輕的主恆星旋轉,圓盤內的塵埃和氣體“直截了當”地凝固成顆粒,小的顆粒凝結成大的顆粒,大的顆粒繼續在引力的作用聚積成岩石狀的固體。微米級尺寸的塵埃在相互碰撞中聚積為團塊,團塊物體的尺寸不斷增大,它們最終形成了一顆行星。然而,對行星形成過程的簡單解釋存有很多疑問,根據行星形成的簡單模型,天體物理學家計算出了與簡單行星模型相衝突的結果,一旦形成行星的團塊物質的尺寸增加到足夠大,那麼當團塊之間發生碰撞時可能產生“四分五裂”、“粉身碎骨”的情景,它們將變成一堆堆粉末狀的飛散物質。

塵埃漩渦解釋了“行星的誕生 ” 科技 第1張

形成行星的團塊物質朝向主恆星的方向移動,主恆星的引力作用限制了團塊尺寸的增大。行星是按照簡單模型形成的嗎?為瞭解答行星形成的諸多疑問,天文學家觀測了一顆年輕的恆星和在它周圍旋轉的塵埃圓盤,他們使用了位於智利北部的阿塔卡馬大型毫米級和亞毫米級的射電陣列望遠鏡(ALMA),在距離地球390光年的一顆恆星的周圍,他們發現了一個新月狀的區域,該區域在恆星周圍的圓盤內形成了一種氣體漩渦,新月狀的氣體漩渦不僅沒有阻止團塊物體的生長,而且為“行星種子”——團塊物體的生長提供了一個安全“避風港”。圓盤內的氣體漩渦實質上製造了一個塵埃“陷阱”、或創造了一個蘊育行星的“孵化器”,大的團塊物體得以增長的更大,氣體漩渦避免了團塊物體朝向內側的恆星方向移動,大的團塊物體有足夠的時間來聚積成未來行星的核球。

塵埃漩渦解釋了“行星的誕生 ” 科技 第2張

科學家在過去闡釋了“塵埃漩渦”、或“塵埃陷阱”的機制,然而,從實際的觀測來證實理論的假設,這在天文學說史上是第一次,理論假設和實際觀測相結合。在恆星CPH IRS48的周圍存在一個繞其旋轉的圓盤,從中創造了一顆伴隨恆星軌道轉動的行星。在一個圍繞行星旋轉的圓盤內同樣能夠創造一顆行星的衛星,在行星的衛星誕生時,行星圓盤的某個區域被“鑿開”了一個空洞,它像一個巨型的“天坑”。天文學家發現,原行星盤內塵埃稠密度的分佈不平衡,一個區域的塵埃密集度達到另一個區域的130倍。極不均勻的塵埃分佈是行星形成的一個重要因素。

塵埃漩渦解釋了“行星的誕生 ” 科技 第3張

荷蘭萊頓大學的研究員尼克·馮·馬瑞爾認為,天文觀測的結果解釋了大顆粒塵埃如何陷入了困境,它們如何在漩渦氣流的作用下進行分佈,“塵埃陷阱”俘獲了大的塵埃顆粒,阻止了大的顆粒物質向恆星方向的徑向移動,行星的種子得以在“孵化器”安順地成長,塵埃顆粒的尺寸逐漸變大,終於形成如同岩石一樣的大小,巖塊的寬度達到1公里,它的寬度甚至更大。原行星盤內出現的“塵埃陷阱”為行星的“茁壯成長”提供了關鍵的條件。在年輕恆星周圍的塵埃凝固成巖塊,這是行星形成的關鍵步驟。

塵埃漩渦解釋了“行星的誕生 ” 科技 第4張

萊頓大學的天文學家發現了行星形成的一種奇異機制,他們填補了天文學領域的一項空白,人們過去對行星形成的機制的認識存在一些懸而未決的問題。《科學》雜志刊登了他們的發現成果。塵埃漩渦為行星的形成提供了一個“庇護所”,塵埃和氣體構成了原行星盤,並不是在圓盤的任何區域都能輕易地形成行星,行星種子在“庇護所”或“孵化器”中發芽、生長,最終成長為一顆伴隨主恆星繞轉的行星。第一次的天文發現具有原創性的科學價值,天文學家現在有興趣和信念去推廣新的發現,他們希望在更大尺度的結構、或在其它的原行星盤尋找同樣的“塵埃陷阱”,如果它們不存在,那麼這說明恆星CPH IRS48周圍的原行星盤出現了特例,如果它們存在,那麼這說明恆星CPH IRS48周圍原行星盤的特性具有普遍性,對它的解釋可以發展為一種“標準模型”,從而從特殊變為一般的理論解釋。

塵埃漩渦解釋了“行星的誕生 ” 科技 第5張

(編譯:2013-6-7)

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