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行星的運動特征是什麼

生活更新时间:2024-12-02 10:53:32

行星的運動特征是什麼?恒星誕生時，密集的星際物質雲團在自身引力作用下坍塌，旋轉成最終卷成嬰兒星的扁平的圓盤現在，在一顆如此年輕的原恒星周圍，首次發現了行星形成的蛛絲馬迹，殘留的塵埃和氣體雲仍在向它坍塌，圓盤仍在形成的過程中，我來為大家科普一下關于行星的運動特征是什麼?以下内容希望對你有幫助!

行星的運動特征是什麼

恒星誕生時，密集的星際物質雲團在自身引力作用下坍塌，旋轉成最終卷成嬰兒星的扁平的圓盤。現在，在一顆如此年輕的原恒星周圍，首次發現了行星形成的蛛絲馬迹，殘留的塵埃和氣體雲仍在向它坍塌，圓盤仍在形成的過程中。

這是最早在原恒星環中發現這樣的結構，它表明行星的形成比我們想象的要早，甚至早于新生系統50萬年的曆史。

這顆年輕的原恒星被稱為IRS 63，它位于470光年外的蛇夫座恒星形成區——這是一座恒星苗圃，那裡的塵埃足夠厚，可以形成最終生成成恒星的旋轉的團塊。

蛇夫座星雲複合體

IRS 63屬于恒星形成過程中的一級星，隻有不到50萬年的曆史。它已經完成了主要的吸積階段，擁有了大部分的終極質量；毫米的波長讓它光芒耀眼，它也是同類星中最亮的原恒星之一。

此外，IRS 63有一個大圓盤，可以延伸到大約50個天文單位。這些特性加上它的可及性，使該天體成為研究恒星和行星形成的絕佳目标。

蛇夫座恒星形成區（圖片來源：歐洲南方天文台/數字化天空調查2）

德國馬克斯•普朗克地外物理研究所的天文學家多米尼克•塞古拉-考克斯（Dominique Segura-Cox）領導的團隊利用智利的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列——這種射電望遠鏡在探測早期行星形成方面有着絕佳的表現——對這顆恒星及其周圍的塵埃雲進行了仔細的觀察。

阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列

在那裡，漩渦狀的圓盤中，研究小組發現了一個驚喜：以原恒星為中心的兩個黑暗的同心空隙——天文學家們認為這是行星形成的标志。

行星的形成是一個鮮為人知的過程。最普及的模型是核心吸積——圓盤中的灰塵顆粒逐漸積累，首先通過靜電粘附在一起，然後随着自身的增大通過引力吸附在一起。當這種情況發生時，原行星沿它的軌道将所有物質卷起來，從而在環形星盤上形成空隙。

在我們以足夠高的分辨率拍攝的幾乎所有光盤中，都檢測到了這種空隙。但是這個模型存在一個大問題——行星以這種方式形成需要很長時間，而年齡超過100萬年左右的原恒星盤似乎沒有足夠的物質來形成已知的系外行星群。

天文學家們發現了超過35個100萬年左右的二級原恒星系統，它們已經失去了大面積的塵埃雲，但其中仍有原恒星盤和活動明顯的空隙。它們在形成的100萬年中就生成如此發達的空隙，表明恒星在這個年齡段時，行星的形成過程正在有條不紊地進行着。

銀河系A2744-YD4藝術渲染圖

如果多米尼克•塞古拉-考克斯（Dominique Segura-Cox）和她的團隊檢測到的這種結構是由行星創造的，那麼這個結果就會支持上述想法，并為原恒星盤的質量流失問題提供一個解決方案。

研究人員在論文中寫道：“最近對二級圓盤的塵埃質量測量也表明，在從小于0.1到100萬年的時間尺度上，如果極大的質量被鎖定在行星星體中，那麼這種現象就解釋了我們觀察到的塵埃消耗。”

與這些二級圓盤中的空隙相比，IRS 63周圍圓盤中空隙的對比度較低，表明它們含有更多的物質。因此，從上述空隙中推測到的原行星正處于較早的發育階段。

（圖片來源：塞古拉-考克斯及其團隊，《自然》2020年）

研究小組還計算了造成他們所看到的空隙所需的潛在原行星的質量。距離恒星19個天文單位的那個較近的空隙，應該是由一個質量為木星的0.47倍的天體創造的。而距離恒星37個天文單位的那個較遠的空隙，則是由一個質量為木星的0.31倍的天體創造的。

這樣的質量已是估值的上限，但即使是稍低的估計值也已經是極大的天體了——畢竟地球的質量隻有木星的0.003倍。這實在出人意料，因為在我們的行星模型中，如此迅速的吸積過程面臨着巨大的障礙。

研究人員指出，另一種可選的解釋是行星尚未開始形成。相反，這些空隙可能是由一種被稱為徑向漂移的現象造成的：圓盤中的氣體産生阻力, 使塵埃和岩石顆粒失去角動量, 開始向恒星漂移。這實際上被認為是行星形成的障礙，因為行星的形成速度要比徑向漂移快。

但是氣體的密度不一定是均勻的，氣體徑向表面密度的局部最大值會形成塵埃的“陷阱”。所以有可能這些空隙是由向内移動的塵埃造成的，而圓盤中密度較大的環就是這些氣體壓力最大值的陷阱。

按照這種解釋，這些厚厚的、塵土飛揚的圓環會産生更高的塵氣比率，導緻加速吸積區的形成——所以說，它們更像是原行星的原型。

無論是哪一種解釋，該團隊在IRS 63周圍的圓盤中觀察到的很可能是行星形成的結果——這一過程的開始時間比我們之前見過的時間早很多。

藝術渲染圖——原行星盤包圍着一顆正在形成的嬰兒星

研究人員在論文中寫到：“即使在最保守的情況下……這些特征也表明塵埃開始在圓盤特定的半徑處聚集。圓盤的結構很可能在恒星形成過程的早期對行星進化産生影響。”

“一級原恒星依然被包裹在大面積的氣體和塵土中，可以随着物質的吸積來補充圓盤，這表明如果IRS 63圓盤中的行星形成已經開始，那麼行星和原恒星很可能從早期開始就一起生長和演化。”

該研究已發表在《自然》雜志上。

BY: MICHELLE STARR

FY:AngelinaWu

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