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天文学家发现恒星“入侵者”:导致形成混乱的灰尘和气体流

2022-01-14 10:37:21
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虽然这种基于“入侵者”的飞越事件以前在恒星形成的计算机模拟中经常被目睹,但很少有令人信服的直接观测,而且直到现在,这些事件在很大程度上仍然是理论上的。

“飞越事件的观测证据很难获得,因为这些事件发生得很快,很难捕捉到它们的行动。”维多利亚大学的天文学家、这项新研究的主要研究者董若冰说:“我们用ALMA第6波段和VLA观测所做的,相当于捕捉到了闪电击中一棵树。拥有圆盘的年轻恒星之间的近距离接触确实发生在现实生活中,而不仅仅是计算机模拟中看到的理论情况。之前的观测研究已经看到了飞越,但无法收集我们能够在 Z CMa 获得的事件的全面证据。”

像Z CMa的扰动(或干扰),通常不是由“入侵者”造成的,而是由空间中一起成长的“兄弟”恒星造成的。该论文的共同作者Hau-Yu Baobab Liu说:“大多数情况下,恒星不是孤立地形成的。它们是一起出生的‘双胞胎’,甚至是‘三胞胎’或‘四胞胎’,可能会受到引力的吸引,结果是紧密地接近对方。在这些时刻,恒星原行星盘上的一些物质可能被剥离,形成延伸的气体流,为天文学家提供关于过去恒星相遇历史的线索。”

法国格勒诺布尔-阿尔卑斯大学的天体物理学家Nicolás Cuello是该论文的共同作者,他补充说,在Z CMa的案例中,正是这些气流的形态或结构帮助科学家识别和确定入侵者。“当恒星相遇时,它会导致盘面形态的变化--螺旋、扭曲、阴影等等--这些都可以被认为是飞越的指纹。在这种情况下,通过非常仔细地观察Z CMa的圆盘,我们发现了几个飞越‘指纹’的存在。”

这些“指纹”不仅帮助科学家识别了“入侵者”,而且还促使他们考虑这些相互作用对Z CMa和该系统中诞生的小行星的未来可能意味着什么,到目前为止,这一过程对科学家来说仍然是一个谜。Cuello说:“我们现在通过这项新研究知道,飞越事件确实在自然界中发生,而且它们对气态环星盘有重大影响,环星盘是行星的诞生地,围绕着‘婴儿’恒星。飞越事件可以极大地扰乱参与恒星周围的环星盘,正如我们在Z CMa周围产生的长流线所看到的。”

研究人员说:“这些扰动器不仅会引起气态流,而且还可能影响到相关宿主恒星的热历史,如Z CMa。这可能导致诸如吸积爆发这样的暴力事件,也会以我们尚未观察到或定义的方式影响整个恒星系统的发展。”

董若冰说,研究整个银河系年轻恒星系统的演化和成长有助于科学家更好地了解我们自己的太阳系的起源。“研究这些类型的事件为了解过去提供了一个窗口,包括在我们自己的太阳系的早期发展中可能发生的事情,其关键证据早已不复存在。观察这些事件发生在一个新形成的恒星系统中,为我们提供了必要的信息,可以说:‘啊哈!这就是我们自己的太阳系在很久以前可能发生的事情。’现在,VLA和ALMA已经为我们提供了解开这个谜团的第一个证据,而这些技术的下一代将为我们打开宇宙的窗口,而这些窗口我们还只是在梦中。”

最近,美国国家射电天文台(NRAO)获得批准,其中央开发实验室(CDL)将对ALMA的Band 6接收器进行数百万美元的升级,而该天文台的下一代VLA(ngVLA)在Astro2020十年调查中得到了天文界的大力支持。这两台望远镜的技术进步将带来更好的观测效果,并有可能大大增加对难以看到的天体的发现,如Z CMa的恒星入侵者。这两个项目都是由美国国家科学基金会(NSF)部分资助的。天体物理学家和国家科学基金会ALMA项目主任Joe Pesce博士说:“这些观测突出了一个较新的仪器与一个较老的仪器协同工作所能产生的协同作用,以及ALMA第6波段接收器是一个多么好的工作工具。我期待着升级后的ALMA第6波段接收器能够带来更好的结果。”

责任编辑:bH_0513

关键词: 科学探索 天文学家发现恒星“入侵者”:导致形成混乱的灰

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