追踪显微镜座AU原行星盘上的神秘波动

[ 录入者:gohomeman1 | 时间:2016-01-28 16:59:20 | 作者:gohomeman1 译 | 来源:哈勃官网 | 浏览:1646次 ]

原文标题:Mysterious Ripples Found Racing Through Planet-Forming Disk

原文作者:Anthony Boccaletti,Glenn Schneider;Felicia Chou,Mathias Jäger,Ray Villard

来自:哈勃官网; 发表时间:2015.10.7

翻译:gohomeman1  审校:数星星的猫(编译版权所有,未经许可请勿转载)

2015.10.7:虽然天文学家已经发现了以千计的系外行星,但我们对它们如何形成的,还知之甚少。传统的行星形成假说认为,行星凝结于围绕新生恒星的广大的气体尘埃盘。但是,其中的过程细节一直不很清楚,因为在盘面最终消散前,它将在数百万年中经历无数变迁。

显微镜座AU图像以及处理后图像对比。大图:910KB,版权:NASA,ESO;研究者团队,下同。

本图由哈勃太空望远镜成像光谱仪(STIS)的图像和VLT的SPHERE仪成像图像组合而成。上图为加了星冕仪的行星盘图像,颜色代表光度,图中央的星号是恒星所在位置(不把它遮蔽,行星盘根本看不见),左右两方的标注都是遥远的背景恒星。下图为经过处理的图像对比,标出了波纹的运动。图中的距离单位AU是天文单位,就是地球到太阳的平均距离。

借助美国宇航局(NASA)的哈勃太空望远镜和欧洲南方天文台(ESO)位于智利的甚大望远镜(VLT),天文学家在邻近的年轻恒星——显微镜座AU(AU Mic)的尘埃盘中发现了前所未见的运动特征,研究者经分析后认为,该快速移动的波纹结构与以前拱星盘中看到的都不同。这种新的未知现象也许提供了重要线索,以了解行星是如何在恒星周围的盘面中形成的。

AU Mic位于南天不出名的显微镜座,是颗M型红矮星,约0.31个太阳质量,离地球仅32光年。因为它的盘面几乎以完全侧面朝向我们,所以成为理想的观测目标,让我们得以更好地确定盘面的细节。

天文学家分析了AU Mic盘面的所有成团或扭曲特征,它们可能提供了行星诞生的证据。借助ESO安装在VLT上的高对比度光谱偏振法系外行星搜索仪(SPHERE),他们发现了极不寻常的特征:貌似从恒星旁向外扩展的波动。

AU Mic在显微镜座的定位(红圈)。大图:4.1MB,版权:国际天文联合会(IAU),夜空和望远镜杂志

研究报告首席作者、巴黎天文台的Anthony Boccaletti解释道:“SPHERE的图像显示了盘面中的一组未知特征,看起来像弧状或波纹结构,与此前我们已知的都不同。”

图像揭示了一系列的波纹,就像水中的涟漪。在标记出SPHERE数据中的特征后,团队调研了哈勃早在2010、2011年拍摄的盘面图像。在哈勃STIS仪的原始图像中,初看波纹结构并不存在。但对图像进行处理后,他们不但发现了该特征,并发现它们其实随时间在变动——研究者报告说,波纹在移动,而且速度非常快。

团队成员、瑞士苏黎世联邦理工学院的Christian Thalmann继续解说:“我们经过3-4年的跟踪,最终获得了这些奇特运动的足够信息。通过分析,我们发现这些弧以10km/s以上的速度扩散!”合作者、加州奥克兰市尤里卡科学中心的Carol Grady 补充说:“因为此前从未观测到同类现象,也未曾在理论上预言过,我们只能假设、猜测,它是何时、如何产生的。”

从图中对比看来,远离恒星的波纹,外扩的速度比靠近恒星的波纹更快。至少有3个波纹,运动得太快,已超过了恒星的逃逸速度(约9.3km/s,译注)。如此高速已经排除了这些波纹是行星的引力扰动造成的,团队也排除了一系列可能的物理解释,包括两个大质量天体(星子)相撞、罕见的彗星/小行星释放大量尘埃、行星盘系统的引力不稳定性触发的旋臂等等。

报告合作者、哈勃团队领队、亚利桑那州图森图森市史都华(Steward)天文台的Glenn Schneider总结道:“奇特结构的一个可能解释是恒星耀斑大爆发。AU Mic的耀斑活动非常高,这是年轻的小质量冷恒星的惯例。它常常从其表面或表面附近突然释放巨大的能量爆发。其中一个爆发可能恰好触发了其中某个行星的爆发——假如它有行星,比如爆发剥离了行星的外层大气,而现在爆发的冲击波正推动这些剥离物穿过原行星盘。”

处理后的哈勃STIS图像与VLT图像的对比,左边标出的是土星轨道直径,右图标出的是最外部3条波纹。大图:312KB

团队计划继续观测显微镜座AU系统以试图弄清到底发生了什么,不过迄今这些奇怪特征仍是未解之谜。

研究报告将发表在2015.10.8出版的英国科学杂志《自然》上。

Tags:显微镜座AU 波纹 耀斑

责任编辑:gohomeman1

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