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大塊頭恒星“進食” 也需要吸積盤作為“餐盤”

發布時間:2022-06-08 09:48:00來源: 科技日報

  在恒星誕生之初,大塊頭的恒星是怎麽(me) “進食”的?它們(men) 是否也有吸積盤作為(wei) “餐盤”?這些問題一直沒有明確的答案。

  利用阿塔卡瑪毫米/亞(ya) 毫米波陣列望遠鏡(ALMA)的高分辨率觀測數據,中外天文學家在銀河係中心方向發現了一個(ge) 被周圍天體(ti) 近距離掠過,從(cong) 而產(chan) 生旋臂結構的大質量新生恒星吸積盤。相關(guan) 研究成果日前發表於(yu) 《自然·天文》雜誌。

  吸積盤給恒星“寶寶”輸送養(yang) 分

  在恒星形成過程中,環繞著新生恒星的周圍會(hui) 產(chan) 生吸積盤。這個(ge) 吸積盤,也被稱為(wei) 原恒星盤,是恒星形成過程中的關(guan) 鍵一環。新生恒星通過吸積盤持續地從(cong) 環境中聚集氣體(ti) ,逐漸長大。因此,吸積盤是名副其實的“餐盤”,把發育所需的養(yang) 分不斷地傳(chuan) 送給恒星“寶寶”。

  對於(yu) 類似太陽的小質量恒星的吸積盤,天文學家已研究了數十年,其觀測和理論結果都較為(wei) 豐(feng) 富。然而,對於(yu) 更大質量的恒星,尤其是30倍太陽質量以上的早型O型星,目前尚不清楚其形成過程中是否也存在吸積盤。

  “這些更大質量的早期恒星遠比太陽明亮,光度可達太陽的數十萬(wan) 倍,可劇烈影響整個(ge) 星係的環境。理解這些大質量恒星的形成過程具有十分重要的意義(yi) 。”中國科學院上海天文台副研究員呂行說。

  銀河係的中心距離地球約2.6萬(wan) 光年,是一個(ge) 獨特而重要的恒星形成區域。這裏有超大質量黑洞,也有數千萬(wan) 倍太陽質量的恒星形成原材料——稠密的氫分子氣體(ti) 。

  借助ALMA,研究人員在銀河係中心附近區域發現了一個(ge) 直徑相當於(yu) 4000倍地球到太陽距離的吸積盤,該吸積盤正圍繞著一顆32倍太陽質量的早型O型星轉動。

  呂行說,這項發現表明,大質量恒星形成過程中確實有吸積盤的參與(yu) ,而且該結論在銀河係中心這樣的特殊環境下依然成立。

  旋臂結構或是天體(ti) “造訪”遺跡

  通常,吸積盤應當是一個(ge) 對稱的圓盤。然而,出乎意料的是,新發現的這個(ge) 吸積盤裏有一對明顯的旋臂結構。如果吸積盤自身不穩定,是有可能在引力作用下主動碎裂成這種旋臂結構的。但是呂行所帶領的團隊發現,這個(ge) 吸積盤處在一個(ge) 很穩定的狀態,不會(hui) 輕易碎裂。

  因此,研究人員認為(wei) 存在另一個(ge) 可能的解釋,即旋臂是受到外部擾動產(chan) 生的。在這個(ge) 吸積盤附近,他們(men) 恰好發現了一個(ge) 3倍太陽質量的天體(ti) ,它可能就是外部擾動的來源。

  為(wei) 了驗證這一猜想,研究團隊首先利用解析計算,檢查了這個(ge) 天體(ti) 幾十種可能的曆史軌跡,發現隻有在一種軌跡下,它才有可能擾動吸積盤。隨後,研究人員利用上海天文台的高性能超級計算機平台,通過數值模擬追蹤了這一軌跡,重現了這個(ge) 天體(ti) 在一萬(wan) 多年前掠過吸積盤,並在吸積盤中攪出旋臂結構的完整過程。研究人員據此確認,這個(ge) 吸積盤中的旋臂很可能是周圍天體(ti) “造訪”過程中留下的遺跡。

  呂行說:“我們(men) 已經提交了新的ALMA觀測申請,希望把分辨率再提高3倍,達到望遠鏡的極限,以期看清這個(ge) 吸積盤裏隱藏的細節。”

  陸成寬

(責編: 李雨潼)

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