专栏

图1 HD142527周围的灰尘和气体盘ALMA观测到的灰尘和气体分布以红色和绿色显示,NAOJ斯巴鲁望远镜拍摄的近红外图像显示为蓝色图像清晰显示灰尘集中在北方盘的(上)部分图中的圆圈显示了尘埃浓度的位置,其中行星被认为是形成的信用:ALMA(ESO / NAOJ / NRAO),NAOJ,Fukagawa等使用ALMA,天文学家观察到这颗名为HD142527的年轻恒星发现了行星形成远离原恒星盘中心恒星的第一个确凿证据摘要日本天文学家团队通过对阿塔卡马的观测,获得了一颗围绕一颗年轻恒星形成巨行星系统的确凿证据

大毫米/亚毫米阵列(ALMA)这一结果对行星形成理论产生了变革性的影响,并为我们提供了各种行星系统起源的线索

由大阪大学和茨城大学的天文学家领导的earch团队在ALMA的狼群中观察到一颗名为HD142527的年轻恒星.ALMA图像显示,作为行星组成材料的宇宙尘埃围绕恒星旋转

一种形式的不对称环通过测量环中最密集部分的尘埃密度,天文学家发现很可能行星在那个区域形成

这个区域远离中心恒星,大约是中心恒星的5倍

太阳和海王星之间的距离这是迄今为止在原行星盘中发现行星形成的第一个确凿证据

研究小组计划进一步观察HD142527与ALMA进行更密切的调查,以及其他原行星盘全面了解一般的行星形成艺术家对HD142527周围磁盘的印象年轻的明星HD142527被尘埃和气体所包围k盘中的许多小尘埃粒子碰撞并聚结在一起形成原行星信用:NAOJ研究背景迄今已发现1000多颗太阳系外行星,人们普遍认为太阳不是唯一有行星的恒星在太阳系外行星的研究中,天文学家已经发现了各种各样的行星,例如类似于木星的气体巨行星围绕中心恒星围绕着比水星轨道小得多的轨道,以及具有远大于海王星轨道的非常大的轨道的行星虽然已经发现了如此多样化的太阳系外行星,但行星的形成过程尚未得到很好的理解这是现代天文学中最重要的问题之一,并且已经开展了越来越多的观测来探索周围的行星形成区域

年轻的恒星一颗恒星被一团尘埃(1)和气体包围,它们将成为行星的组成材料近红外线(2)用NAOJ斯巴鲁望远镜观测发现,原行星盘的结构比我们预期的要复杂得多螺旋或间隙结构被认为与盘中的隐藏行星有关然而,不可能测量中的尘埃和气体量

近红外观测光盘最密集的部分由于近红外光很容易被大量灰尘吸收或散射,因此不适合观察光盘密集区域的最内部

解决方案将是毫米波和亚毫米波(3),可以观察到ALMA毫米波/亚毫米波的波长比近红外波长,并且被尘埃吸收很差,这使得天文学家能够进入磁盘的内部部分空间分辨率是毫米/亚毫米观测中的一个弱点,但现在ALMA大大改善了它

图2 ALMA观测到的HD142527周围的磁盘颜色分配是与图1相同信用:ALMA(ESO / NAOJ / NRAO),Fukagawa等人与ALMA的观察研究小组选择了一个年轻的恒星HD142527在狼座(狼)中作为他们ALMA观测的目标通过他们之前的观察使用斯巴鲁望远镜在HD142527周围的磁盘上,他们发现磁盘内部有一个间隙,外盘的特殊形状ALMA检测到星球周围的尘埃环发射亚毫米级(4) 排放的分布不均匀,北侧比微弱的南侧亮30倍“我们对北侧的亮度感到非常惊讶”,团队负责人,大阪助理教授的Misato Fukagawa说道

大学“亚毫米波中最明亮的部分远离中心恒星,距离相当于太阳与海王星之间距离的五倍我从未见过如此遥远的如此明亮的结这种强大的亚毫米级发射可以被解释为在这个位置积累了大量材料的指示当积累了足够数量的材料时,可以在这里形成行星或彗星为了研究这种可能性,我们测量了材料的数量“在计算材料的数量时在亚毫米级发射强度上,材料的温度是一个重要参数

团队估计了密集区域的温度从对一氧化碳同位素的观察结果来看,该团队达到了两种可能性;气态巨行星或岩石行星的形成如果尘埃和气体的丰度与宇宙中典型环境(尘埃和气体的质量比为1到100)相当,那么密集区域就足以吸引大量的尘埃和气体

由于自重而产生的气体形成了比木星质量大几倍的巨型气体行星虽然这类似于宇宙云中恒星的形成过程,但这是第一次直接通过这种行星形成过程的可能性原行星盘的观测另一种可能性是形成“尘埃陷阱”,其中大量的尘埃比磁盘的其他部分高得多(5)如果尘埃陷阱形成于盘状的地球状岩石行星,可能形成诸如彗星或气体行星核心之类的小物体

在这两种情况下,极有可能在HD142527周围的圆盘的密集部分形成行星

这两个行星的基础是从30多年前的理论上预测了上述提到的过程天文学家认为,我们太阳系的行星形成始于大量尘埃的碰撞和聚结,然后尘埃的浓度会变成许多行星的核心(原行星)这些核心通过大量的碰撞和聚结演变成行星

一些核心捕获大量大气形成气态巨星据认为,这两个过程都发生在类似于我们的行星系统的中心恒星(木星和土星轨道周围)附近

太阳系,但新的ALMA结果破坏了这一传统假设,茨城大学的团队成员和教授Munetake Momose说:“直接看到行星形成的地点是ALMA最重要的目标之一我们的观测成功地找到了一个独特的候选者一个与中央明星意外遥远的地方我相信ALMA会给我们带来更多的惊喜g结果“未来前景研究团队在HD142527周围的磁盘中发现了行星形成过程中的两种可能性

下一步将是精确测量气体量,以确定涉及哪个过程团队将继续详细使用具有改进能力的ALMA观测Fukagawa说“HD142527是一个特殊的对象,就我们有限的知识而言,然而,自早期ALMA科学操作开始以来,已经发现了其他不对称的原行星盘我们的最终目标是揭示控制的主要物理过程行星的形成为了实现这一目标,重要的是通过观察许多原行星盘获得行星形成的全面视图我们希望成为这一伟大事业的一部分“注1:宇宙尘埃由硅组成的小固体颗粒组成,碳,铁等元素大小约为01微米圆盘中的灰尘颗粒aro并且认为HD142527的尺寸增长超过1毫米2:近红外光是波长为7至3微米的电磁波的一部分3:毫米波是波长为1毫米至1厘米的无线电波,而亚毫米波的波长为01至1毫米 通过观察毫米/亚毫米波,我们可以研究宇宙中的冷气体和尘埃4:夏威夷亚毫米波阵列(SMA)观察到HD142527周围盘的不对称形状5:尘埃陷阱是尘埃的一个地方收集颗粒并保持很长时间在理论预测中,尘埃陷阱被定义为行星形成的第一步,以实现灰尘的有效聚结

尘埃形成机制有几种可能性

一种可能性是原行星盘中的气体涡旋尘埃陷阱的存在首先得到了近期ALMA观测资料的证实

出版物:M Fukagawa等人,“原子星环周围HD 142527表面密度的局部增强”,Publ Astron Soc日本65,14 [5页](2013)PDF研究复制:原子星环周围HD 142527表面密度的局部增强来源:阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列图像:ALMA(ESO / NAOJ / NRAO),NAOJ, Fukagawa等