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天文難題:塵埃盤內物質並不足以生成行星

最新一份研究卻讓天文學家們十分疑惑:環繞年輕恆星的塵埃盤裡的物質,遠不夠形成它們系統里的行星。科學家們可能得重新審視現有的行星形成理論。(NASA/JPL-CALTECH)

目前的天文認知以為年輕的恆星誕生後,氣體塵埃呈盤狀環繞其周圍,接着再從這些氣體塵埃中誕生一個個行星,故而把這個塵埃盤稱為“原行星盤”(protoplanetary disk)。然而最新一份研究卻讓天文學家們十分疑惑——環繞年輕恆星的原行星盤裡的物質,遠不夠形成它們系統里的行星。

據《科學雜誌》(sciencemag)網報導,芝加哥大學(University of Chicago)天文學家Gijs Mulders說:“這份研究告訴我們,我們真得重新考慮一下行星的形成理論了。”

傳統理論以為,原行星盤裡的物質在運動過程中會碰撞粘合在一起,變大後自身又會有引力再不斷吸附周圍的塵埃的氣體,從而不斷“長大”形成行星。

這僅是理論,天文學家們並不清楚細節過程,比如恆星誕生所需的時間、吸附周圍物質的效率如何等。

現在的射電望遠鏡能探測到星盤塵埃發出的無線電波,可以估算出塵埃的質量。

由德國歐洲南方天文台(European Southern Observatory)的Carlo Manara負責的天文研究組,利用阿塔卡瑪大毫米波陣列(ALMA)望遠鏡,把多個年齡在100萬~300萬年之間年輕恆星周圍的星盤內的物質,與同等尺寸年齡大些、周圍行星已確定的系外恆星系統裏面的物質進行對比。

結果發現,多個年輕恆星周圍星盤裡面的物質都比“成型”的類似系統中行星物質少得不是一點兒,大約只有後者的十分之一到百分之一的數量級。

這份研究報告即將發表在《天文學和天體物理學》(Astronomy& Astrophysics)期刊上。

儘管之前有研究顯示一些恆星的系統是這種情況,但這份研究是第一份發現大量恆星系統情況如此的報告。“我認為這份研究意味着,這個現象被證明為普遍事實了。”Manara說。

可能性推測

Manara說,可能因為這份研究觀測星盤的時間點太晚。一些行星在最初百萬年內形成了,把塵埃和氣體吸走了。ALMA觀測到,就算非常年輕的恆星,比如只有10萬年的HL Tauri周圍的星盤內,已經出現了環狀空帶。這可能說明原行星把裏面物質吸走了。

沒有參與這份研究的天文學家、夏威夷大學天文學研究所(University of Hawaii Institute for Astronomy)的Jonathan Williams不認同這種解釋。他說,要是行星如此早就形成的話,加上如此多的物質還在星盤內,那行星都會長成木星那樣的大個頭。然而按照觀測的數據來看,多數系外行星都是像地球或海王星這樣的大小。

Williams認為,可能ALMA只能測到較小的塵埃,是目前測到的物質10倍大的物體,像卵石那樣大小,可能正好太大一點而測不到。目前規劃中遠望鏡的升級版,說不定會測到更多一些物質。

還有一種可能性是,原行星盤會從周圍星際空間吸收物質。Manara說,近期一些模擬系統發現,年輕恆星吸收物質的時間比之前認為的要長得多。他認為對年輕恆星誕生過程的進一步研究,可能有助於解開這個新謎題。◇

阿波羅網責任編輯:夏雨荷 來源:大紀元 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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