科学家首次发现系外行星形成盘

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翻译：马啸然

校对：牧夫天文校对组

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责任编辑：王启儒

原文发布于space.com

引言

天文学家发现了第一个银河系外的旋转物质盘正在供给一颗年轻恒星的实证。这个盘状结构与银河系中初生恒星周围的盘状结构几乎相同，这表明恒星和行星在其他星系的形成方式与银河系并没有什么不同。

这颗年轻的恒星位于大麦哲伦星云(一个距离银河系16万光年的邻近星系), 它被命名为HH 1177，嵌入在一团巨大的气体云中。

这一发现背后的团队使用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ALMA）观测了这个系统。ALMA是地球上最大的天文观测阵列，由位于智利北部的66个天线组成，这些天线一起组成了一个单一的射电望远镜。

该研究的首席科学家，杜伦大学的安娜·麦克劳德在一份声明中说：“当我第一次在ALMA数据中看到旋转结构存在的证据时，我简直不敢相信我们已经探测到了第一个系外吸积盘。这是一个很特别的时刻，吸积盘对于银河系中恒星和行星的形成至关重要，而现在我们第一次在另一个星系中直接观测到了这个证据。”

这幅构想图展示了位于大麦哲伦云中的HH 1177系统，大麦哲伦云是我们银河系的邻近星系。图中中央发光的年轻巨大恒星正从一个多尘的盘中吸收物质，同时也以强大的喷流形式释放物质(Image credit: ESO/M. Kornmesser)

麦克劳德和她的同事在使用欧洲南方天文台甚大望远镜上的多单元光谱探测器进行观测时，看到了一颗形成中的恒星正喷射出喷流，这让他们意识到了该系统的存在。这个探测系统可以在可见光波长范围内进行观测，同时也能测量具体的光谱，这使科学家能够分辨出他们观测到的物质类型。

麦克劳德补充说：“我们发现这颗年轻的恒星正在喷射喷流，而喷流的存在是恒星系统盘面吸积正在进行的一个标志。”为了确认HH 1177中真的存在吸积盘，科学家们必须观测围绕恒星的稠密气体的运动。

来自甚大望远镜（VLT）上的多单元光谱探测器（MUSE）的观测结果（左）展示了这个被称为HH 1177的系统最初被观测到的母星云LHA 120-N 180B。中间的图片显示了伴随它的喷流。喷流的上半部分略微朝向我们，因此呈现蓝移；下半部分则正在远离我们，因此呈现红移。来自阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）的观测（右图）展示了围绕恒星的旋转吸积盘，观测结果同样具有朝向/远离我们移动的两端(Image credit: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. McLeod et al.)

银河系内外的吸积盘

如同这个新发现的结构，吸积盘在物质由于引力坠向年轻恒星或其他吸积天体（如黑洞或中子星）时形成。物质落向这些天体时，它们带有的角动量使得它们不会直接落向中心天体。相反，这些物质会形成一个扁平的旋转盘状结构，逐渐将物质喂食给中心天体。

吸积盘中心的气体(靠近中心天体的气体)的旋转速度比盘面边缘的物质快，这种速度差异是表明吸积盘存在的“确凿证据”。

利物浦约翰摩尔斯大学的研究员乔纳森·亨肖说：“发光气体向我们移动或远离的速度不同，我们看到的光的频率也会改变。这就好比救护车的警报声在经过你时音调发生的变化，声音的频率会从高变低。”这种现象被称为红移或蓝移，具体取决于观测对象是朝向地球还是远离地球移动。

这张图片的中心展示了一个真实的景象，它是位于大麦哲伦星云年轻恒星系统HH 1177的图像。这张图像是使用欧洲南方天文台甚大望远镜上的多单元光谱探测器获取的，捕捉了从恒星发射出的喷流的样子。阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列来寻找围绕年轻恒星的盘面存在的证据。右侧插画展示了该系统的构想图，画面清晰描绘了喷流和盘面的样子(Image credit: ESO/A. McLeod et al./M. Kornmesser)

天文学家曾在其他星系中观察到围绕超大质量黑洞等天体的明亮吸积盘，这是因为它们巨大的引力产生了极端的物理条件，使这些吸积盘中的气体和尘埃发光，这种光往往比它们周围的恒星的光芒还要明亮。然而，围绕恒星的吸积盘即使在银河系内也很难观测到，部分原因是年轻的恒星通常还被它们诞生时的气体和尘埃云所包围。

在大麦哲伦星云中情况有所不同，因为形成年轻恒星的物质中尘埃比例较低。这意味着HH 1177已经逃离了大部分它诞生初期的“茧”，这使得天文学家能够观察到其中心恒星，甚至可能观察到行星形成的早期阶段，我们自己的太阳系在大约45亿年前也经历了同样的过程。

麦克劳德说：“我们正处于天文设备技术迅速进步的时代，能够研究恒星在如此遥远的距离和在不同星系中的形成过程着实令人兴奋。”

该团队的研究成果发表在11月29日的《自然》杂志上。

『天文湿刻』 牧夫出品

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同归于尽

来源: Reddit

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