生于湍动的恒星

[ 录入者:Melipal | 时间:2016-03-13 17:13:00 | 作者:Melipal 译 | 来源:Sky & Telescope | 浏览:823次 ]

原文标题:Stars Form in Turbulent Times

作者:Shannon Hall   原文来自:SkyandTelescope.com   Posted: 2016. 2. 5

编译:Melipal   审校:Linq (编译版权所有,未经许可请勿转载。)

4颗形成中的恒星(原恒星)星周盘的新图像说明,产星过程可能要比先前设想的更为狂暴。

一颗恒星的形成某种意义上是个谜。由于它们是在富含尘埃(而且往往还很漂亮)的分子云巨幕后形成的,自然界让我们无从目睹其细节。不过天文学家认为,在这些云团中,小型气体团块开始在自身的引力作用下坍缩形成原恒星,并通过旋转的气体盘持续吸积着物质。

2月5日发表在《科学进展》上的一项新研究提出,这种慢速稳定的吸积可能根本就不会赢取这场比赛。更可能的是,星周盘中的物质先堆积起来,再在短暂的爆发期间倾倒到原恒星上。

看,原先的理论总是存在一个问题:当天文学家实际观测到了形成中的原恒星时,它们看上去是过于暗淡的。换句话说,在给定的时刻,吸积到这些原恒星上的物质要比预期少得多——以如此低的光度,一颗原恒星根本不会在区区数百万年内变成羽翼丰满的恒星。至少如果这个过程是缓慢而稳定地进行的话。

描绘了狂暴星周盘外观的模型。(图片提供:Hauyu Baobab Liu et al.)

同时,人们知道,少数几颗原恒星会在短短几十年内增亮100多倍,然后再减暗。天文学家并行观察这些线索之后,得出了一个明显的结论:这些原恒星是在猛烈的一阵阵爆发中成长起来的。由于这种剧烈吸积的过程并不会经常发生,天文学家不太可能看到这些即将形成的恒星在最明亮的阶段的情况。

来自哈佛-史密松天体物理中心的迈克尔·邓纳姆(Michael Dunham)说:“这就好像是恒星是在你没有进行观测的时候形成的。”

但是观测者并不能提供短期吸积的直接证据,而理论家并不喜欢这一过程向模型带来的额外复杂因素。因此来自台湾中央研究院天文及天文物理研究所的吕浩宇与邓纳姆及其同事决定进一步详查4颗格外明亮的原恒星周围的星周盘。他们要寻找的是短期吸积留下的确定证据:盘中的引力不稳定性应该可以带来可见的物质堆积现象,如团块或条纹结构。

如此详尽地观测星周盘并非易事。首先,小组要使用自适应光学系统来克服让细节模糊的地球大气。然后小组必须要使用星冕仪来阻隔住原恒星的星光,这样才能看到暗淡的盘面。最后,小组使用了偏振较差成像技术,比较两张不同方向的散射光图像,以更好地观测盘面细节。邓纳姆说,可以使用这一技术透过浓雾来拍摄山脉的照片。

哦,然后他们使用世界上最大的望远镜之一——莫纳克亚(Mauna Kea)山顶的昴星团望远镜进行了观测。在那天结束的时候,他们的勤奋换取了回报。来自尼科尔斯(Nicholls)州立大学的查德威克·扬(Chadwick Young)说:“我从来没有在观测中看到过这样的场景。”扬并未参与此项研究。

所有这4张照片都展示出了旋臂、弧线或条纹。虽然这并非小组所期待的东西,但邓纳姆很惊讶地发现,这些图像非常壮观。“这里存在弧状的结构。甚至在一个例子中,我们可以看到源自盘面的条纹……这正是该过程的模型和计算机模拟所预言的”

这些照片展示了这4个原行星盘中清晰的条纹、弧线和团块,说明恒星是在艰难磕绊的过程中形成的。(图片提供:Hauyu Baobab Liu et al.)

另一名专家仍旧坚持要看到更多东西。来自德克萨斯大学的尼尔·伊万斯(Neal Evans)说:“这是重要的一条证据,让整幅图景聚集到一起。”接下来,他希望能看到小组进行的其他波段观测。天文学家拍摄的散射红外光只能探测盘面的表层。但是在不同的波段(如射电),小组可以真正窥探到这些富尘结构的内部,并证实它们是否是存在于整个盘面中的。

对于伊万斯来说幸运的是,小组正计划进行这样的观测。另外,邓纳姆称,小组可能会去观测不那么明亮的原恒星。如果短暂的吸积可以在不久之后的任何时刻(至少是在接下来的数十万年里)发生的话,那么小组应该可以看到形成中的旋臂和条纹结构。这将是最终的证据,说明所有的原恒星是在湍动的时光中形成的。

参考文献:吕浩宇等人,《吸积最活跃的年轻恒星的星周盘》,《科学进展》,2016年2月5日。

(全文完)

Tags:恒星形成 吸积 星周盘

责任编辑:Melipal

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