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由冰冷的彗星蒸发小川奈津引起的从年轻恒星流出的快速运动气体

天文学与空间 2022-05-20 00:01:11

剑桥大学 艺术家对系统的印象,以恒星为中心,内部尘埃带产生气体并向外扩散到系统的远端

学分:剑桥大学天文研究所 天文学家对行星系统演化的一个独特阶段进行了成像,显示了从400光年以外的恒星系统中流出的快速移动的一氧化碳气体,这一发现为研究我们自己的太阳系是如何发展的提供了机会

天文学家已经探测到快速移动的一氧化碳气体从一颗年轻、低质量的恒星中流出:这是行星系统进化的一个独特阶段,它可能提供了对我们太阳系是如何进化的洞察,并表明系统发展的方式可能比以前想象的更复杂

尽管尚不清楚这种气体是如何快速喷出的,但由剑桥大学领导的研究小组认为,这种气体可能是由恒星小行星带中蒸发的冰冷彗星产生的

研究结果将在12月举行的五年后HL Tau虚拟会议上公布

该探测是由智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)完成的,作为早期论文中报道的年轻“三级”恒星调查的一部分

这些三级恒星中的一些被碎片盘包围着,碎片盘被认为是由彗星、小行星和其他被称为星子的固体物体在最近形成的行星系统的外部不断碰撞而形成的

这些碰撞留下的尘埃和碎片吸收了来自中心恒星的光,并以微弱的辉光形式重新辐射出能量,可以用ALMA进行研究

在行星系统的内部区域,行星形成的过程预计会导致所有最热的尘埃的损失,而第三类恒星是那些留下的——最多——暗淡的冷尘埃

这些微弱的冷尘埃带类似于在其他恒星周围看到的已知碎片盘,类似于我们太阳系中的柯伊伯带,已知柯伊伯带中有更大的小行星和彗星

在调查中,我们发现这颗质量约为太阳70%的恒星“无卢普”有一个微弱的低质量尘埃盘,但它是唯一一颗检测到一氧化碳气体的三级恒星,这是阿尔玛年轻恒星中的第一颗

众所周知,许多年轻的恒星仍然拥有富含气体的行星形成盘,它们与生俱来,没有卢普是更进化的,可能被认为在行星形成后失去了这种原始气体

虽然一氧化碳气体的检测很少,但观察的独特之处在于气体的规模和速度,这促使后续研究探索其运动和起源

第一作者约书亚·洛弗尔博士说:“仅仅探测到一氧化碳气体是令人兴奋的,因为阿尔玛以前从未拍摄过这种类型的年轻恒星。”

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剑桥天文学院的学生

“但当我们靠近观察时,我们发现了更不寻常的东西:考虑到气体离恒星有多远,它的移动速度比预期的要快得多

这使我们困惑了相当一段时间

" 英国皇家学会大学沃里克大学研究员格兰特·肯尼迪领导了这项研究的建模工作,他为这个难题找到了解决方案

“我们找到了一个简单的方法来解释它:通过模拟一个气体环,但是给气体一个额外的向外的推力,”他说

“其他模型已经被用来解释具有类似机制的年轻磁盘,但是这个磁盘更像是碎片磁盘,我们以前从未见过风

我们的模型显示,这种气体与它以大约每秒22公里的速度被发射出系统的情况完全一致,这比任何稳定的轨道速度都要高得多

" 进一步的分析还表明,这种气体可能是在小行星之间的碰撞过程中产生的,或者是在恒星彗星表面的升华阶段(从固相到气相的转变)产生的,预计彗星表面富含一氧化碳冰

美国宇航局的新视野号任务最近在我们自己的太阳系中也有类似过程的证据,当时它在2019年观察到柯伊伯带物体Ultima Thule,并在彗星表面发现升华演化,这发生在4

50亿年前

因此,数十亿年前在我们自己的太阳系中蒸发彗星的同一事件,可能在400光年之外首次被捕获,这一过程可能在行星形成恒星周围很常见,并对所有彗星、小行星和行星的进化产生影响

“这颗迷人的恒星揭示了行星系统诞生后不久,也就是它们刚刚从原行星盘的覆盖中出现后,是什么样的物理过程在塑造它们,”合著者、同样来自天文研究所的马克·怀亚特教授说

“虽然我们已经在旧的系统中看到了由小行星产生的气体,但是在这个系统中产生气体的剪切速率及其流出性质是非常显著的,并且指出了我们在这里第一次看到的行星系统演化的一个阶段

" 虽然这个难题还没有完全解决,需要进一步的详细建模来理解气体是如何如此快速地喷射出来的,但可以肯定的是,这个系统将成为更密集的后续测量的目标

洛夫尔说:“我们希望阿尔玛明年能重新上线,我们将会更详细地再次观察这个系统。”

“考虑到我们仅仅通过短短30分钟的观察就了解了行星系统演化的早期阶段,这个系统还能告诉我们更多的东西

"

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