科學(xué)家通過(guò)位于智利的阿塔卡馬大型毫米波/次毫米波陣列發(fā)現(xiàn)蛇夫座ISO-Oph 102褐矮星周?chē)嬖谏衩氐闹旅軌m埃盤(pán)，其中或正在形成巖質(zhì)“小地球”。 |
藝術(shù)家繪制的Rho-Oph 102天體系統(tǒng)周?chē)旅軌m埃盤(pán)，其中或正在形成“小地球”
據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，科學(xué)家使用阿塔卡馬大型毫米波/次毫米波陣列首次發(fā)現(xiàn)了在褐矮星周?chē)嬖谏衩氐膲m埃圓盤(pán)，其固體顆粒的粒徑僅有毫米級(jí)，這個(gè)現(xiàn)象如同在其他新生恒星周?chē)l(fā)現(xiàn)的高致密度物質(zhì)盤(pán)。本項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是相當(dāng)驚人的，研究人員認(rèn)為其挑戰(zhàn)了類(lèi)似地球這樣的巖質(zhì)行星形成理論，暗示宇宙中可能存在更多的巖質(zhì)行星和“小地球”。圖中顯示的是藝術(shù)家繪制的褐矮星周?chē)霈F(xiàn)的氣體和塵埃物質(zhì)盤(pán)，密度極高，而且存在不斷碰撞融合的現(xiàn)象。
根據(jù)巖質(zhì)行星形成理論，宇宙中的塵埃和微小物質(zhì)顆粒在引力的作用下聚攏，進(jìn)而旋轉(zhuǎn)并不斷發(fā)生隨機(jī)碰撞，該現(xiàn)象一般出現(xiàn)在新生恒星周?chē)能壍郎?，酷似一番“塵土飛揚(yáng)”的世界。而本次新發(fā)現(xiàn)也是阿塔卡馬(ALMA)陣列第一次觀測(cè)到這樣的奇觀。褐矮星被稱(chēng)為“失敗的恒星”，由于其質(zhì)量無(wú)法達(dá)到氫核聚變而無(wú)法成為主序星，在褐矮星周?chē)l(fā)現(xiàn)高致密度的塵埃顆粒暗示銀河系乃至宇宙中可能存在大量的巖質(zhì)行星，因?yàn)楹职堑你y河系中的數(shù)量是相當(dāng)可觀的。
在此之前，天文學(xué)家認(rèn)為聚攏的顆粒物由于塵埃盤(pán)的密度太低而無(wú)法演化，而且微顆粒間的碰撞由于速度太快而無(wú)法粘合在一起，有理論認(rèn)為大量的塵埃顆粒應(yīng)該往軌道內(nèi)側(cè)移動(dòng)，從而遠(yuǎn)離塵埃盤(pán)的外側(cè)軌道。對(duì)此，來(lái)自美國(guó)加州理工學(xué)院的研究人員盧卡·里奇(Luca Ricci)認(rèn)為我們?nèi)绱吮〉膲m埃盤(pán)上發(fā)現(xiàn)毫米級(jí)的塵埃顆粒時(shí)感到非常驚訝，這是因?yàn)樵谶@個(gè)塵埃盤(pán)的外層出現(xiàn)了巖質(zhì)行星形成的跡象，而原先的理論認(rèn)為在如此寒冷的塵埃盤(pán)外層不可能出現(xiàn)原行星物質(zhì)聚攏。
如果下一步的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)了一顆完整的巖質(zhì)行星形成于塵埃盤(pán)的外層，那么科學(xué)家也不確定其中的機(jī)制。而現(xiàn)在我們能做的便是改變我們對(duì)塵埃盤(pán)演化巖質(zhì)行星的理論條件，并進(jìn)行一系列的假設(shè)。盧卡·里奇和他的同事們利用位于智利沙漠中的阿塔卡馬(ALMA)陣列發(fā)現(xiàn)了褐矮星周?chē)膲m埃盤(pán)，該望遠(yuǎn)鏡陣列在今年接近全部完工，工作波段位于毫米波和亞毫米波，目前已經(jīng)有部分射電陣列開(kāi)始觀測(cè)。由于其工作的波段處于人眼看不到的波長(zhǎng)上，因此可以發(fā)現(xiàn)許多不可思議的宇宙物體，按目前的建設(shè)進(jìn)度，該望遠(yuǎn)鏡陣列全部完工將在2013年。
天文學(xué)家所觀測(cè)的褐矮星被編號(hào)為ISO-Oph 102，或者Rho-Oph 102，是位于蛇夫座方向的昏暗恒星形成區(qū)，其質(zhì)量為60倍木星質(zhì)量，或者是太陽(yáng)質(zhì)量的0.06倍。由于褐矮星的質(zhì)量太低，因此它們無(wú)法像普通恒星那樣點(diǎn)燃熱核反應(yīng)，但是它們會(huì)隨著引力作用范圍的緩慢收縮而釋放熱量，只不過(guò)與普通的恒星相比顯得暗淡了許多。阿塔卡馬(ALMA)陣列可以探測(cè)到由于褐矮星的加熱效應(yīng)導(dǎo)致的周?chē)鷫m埃盤(pán)釋放出毫米波輻射，因此該望遠(yuǎn)鏡是觀測(cè)塵埃盤(pán)顆粒的理想工具。
天文學(xué)家對(duì)比在0.89毫米和3.2毫米波長(zhǎng)上的塵埃盤(pán)亮度，從波長(zhǎng)梯度上看，0.89毫米到3.2毫米亮度衰減程度并沒(méi)有想象中的大，這說(shuō)明了其中不僅含有毫米級(jí)的顆粒物質(zhì)，也可能存在更大粒徑的塵埃顆粒，研究人員從中推測(cè)隨機(jī)性的碰撞導(dǎo)致了塵埃顆粒的聚攏變大，從而為后來(lái)的行星演化奠定了基礎(chǔ)，但是這個(gè)發(fā)現(xiàn)并不符合此前認(rèn)為的在塵埃盤(pán)軌道外側(cè)由于顆粒物質(zhì)運(yùn)行速率太大而無(wú)法聚攏的理論。
來(lái)自歐洲南方天文臺(tái)的研究人員萊昂納多(Leonardo Testi)認(rèn)為ALMA望遠(yuǎn)鏡陣列是一個(gè)功能強(qiáng)大的觀測(cè)工具，可揭行星系統(tǒng)形成奧秘，如果嘗試著用以前的上一代望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)，那么可能需要長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月的時(shí)間。在不久的將來(lái)，ALMA望遠(yuǎn)鏡陣列全部完工后將變得更加強(qiáng)大，可以探測(cè)到Rho-Oph 102天體系統(tǒng)周?chē)镔|(zhì)盤(pán)的詳細(xì)信號(hào)，還將揭示環(huán)繞恒星的物質(zhì)盤(pán)中氣體等物質(zhì)的相互作用情況，有助于了解“小地球”星球形成過(guò)程。
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