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標題: 懸臂分裂形成行星的觀測證據 [打印本頁]

作者: jiunn36    時間: 2024-9-10 06:55 AM     標題: 懸臂分裂形成行星的觀測證據

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  傳統上行星形成被認為是一個「由小變大」的過程。當原始恆星逐漸成為恆星的同時行星也被認為由環繞原始恆星的氣體和塵埃盤(即原始行星盤)中的微小顆粒逐步形成。這些微小的塵埃顆粒類似於極細的煤煙或沙粒是地球形成的最初始階段。這些顆粒在數千萬年間經由隨機碰撞和凝聚不斷增長﹐從微米級變為毫米級﹐再到公尺﹑公里級﹐最終可能演變成如我們太陽系中的行星等天體。
  另一種理論則提出行星可以通過「由大變小」的過程快速形成。當環繞原始恆星的氣體和塵埃盤過度增長時﹐盤內可能會形成螺旋臂結構﹐當螺旋臂中的物質因引力不穩定而分裂時行星形成的過程隨之展開。最新的研究顯示﹐在御夫座AB星(AB Aurigae)這顆原始恆星周圍的原行星盤中﹐發現了符合「由大變小」行星形成理論的觀測證據。這項研究由加拿大維多利亞大學物理與天文系領導﹐研究團隊中也包括中研院天文所的湯雅雯助研究員。研究成果已發表於《自然》期刊(Speediee et al. 2024)。
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御夫座AB星周圍的原行星盤中清晰可見的螺旋臂結構﹑以及過透過ALMA觀測揭示的氣體亮度﹑溫度﹑與速度變化。
  目前﹐天文學家在御夫座AB星的原始行星盤中發現了幾顆正在形成的原行星﹐它們位於螺旋臂的明顯結構中﹐呈現出塊狀物體的樣貌﹐其中一顆的質量為木星的9倍。御夫座AB星的質量約為太陽的2.4倍﹐年齡約400萬年。這顆恆星的年齡為行星形成帶來了一個難題﹕傳統的「由小變大」行星形成過程所需的時間不足以解釋這些原行星的形成﹐那麼這些原行星究竟是透過何種機制形成的﹖
  為解答這個問題﹐研究團隊使用阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)進行了高靈敏度和高解析度的觀測﹐深入探測御夫座AB星周圍行星盤的氣體運動。ALMA是目前唯一能完成此任務的工具之一。類似於核磁共振生成的切片影像﹐ALMA的觀測資料能構建出原行星盤內氣體的三維結構﹐同時解析出氣體在沿視線方向的運動。研究發現﹐螺旋臂中出現了獨特的「擺動」現象。研究團隊的其他成員在2020年便透過模擬預測了這種因引力不穩定所引發的擺動特徵。這個擺動的下一步便是螺旋臂中物質分裂出碎塊﹐而這些碎塊能快速形成行星。
  總結來說﹐這項研究在御夫座AB星的原始行星盤中發現了因引力不穩定而產生的螺旋臂擺動特徵﹐這也是行星能通過「由大變小」過程快速形成的直接證據。







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