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由美国宇航局的斯皮策太空望远镜发现的褐矮星的艺术家概念,由旋转的原行星盘包围加州大学伯克利分校的研究人员开发出一种模型,显示涡流如何帮助破坏磁盘的稳定性,使气体向内螺旋形成一颗恒星(图片由NASA提供) / JPL-Caltech)加州大学伯克利分校研究人员的一项新理论解释了“僵尸漩涡”如何帮助导致新星的诞生在物理评论快报杂志上发表报道,由计算物理学家菲利普马库斯领导的团队展示了气体密度的变化导致不稳定,然后产生恒星形成所需的类似漩涡的漩涡天文学家接受在新星出生的第一步,密集的气体云团崩溃成团块,借助于角动量,旋转成一个或更像飞盘的磁盘,其中一个原恒星开始形成但是为了使原恒星变大,旋转磁盘需要失去一些角动量以便气体可以减速并向内旋转到protostar上一旦protostar获得足够的质量,它就可以启动核聚变“在这最后一步之后,一颗恒星诞生了,”机械工程系教授Marcus说道

云盘是如何摆脱其角动量的,因此质量可以进入原恒星星球Beta Pictoris近恒星环境的插图这张图片是基于哈勃太空望远镜上的戈达德高分辨率光谱仪所做的观察(图片来自Dana Berry,太空望远镜科学研究所)不稳定的力量天文学中的主导理论依赖于磁场作为减慢磁盘的不稳定力

理论中的一个问题是气体需要被电离或带有自由电子,以便相互作用有磁场然而,原行星盘中的区域太冷而不能发生电离“当前模型表明,因为盘中的气体太冷而不能与磁场相互作用,磁盘非常稳定,“Marcus说道

”许多地区都非常稳定,以至于天文学家称它们为死区 - 所以目前还不清楚磁盘是如何破坏稳定并坍塌到恒星上的“研究人员表示,目前的模型也无法解释基于其高度的原行星盘气体密度的变化“这种密度的变化为暴力不稳定创造了开放,”研究报告的共同作者Pedram Hassanzadeh表示,他作为加州大学伯克利分校的一项工作

机械工程博士生当他们考虑到计算机模型中的密度变化时,原行星盘中出现了三维涡旋,这些涡旋产生了更多的涡旋,最终破坏了原行星盘的角动量“因为涡旋起源于这些死区,并且因为新一代的巨型漩涡越过这些死区,我们亲切地将它们称为“僵尸漩涡”, “马库斯说:”僵尸漩涡使轨道气体不稳定,这使得它能够落到原恒星上并完成其形成“研究人员指出,液体或气体的垂直密度的变化发生在整个自然界,从海洋 - 附近的水底部比表面附近的水更冷,更咸,更密集 - 在我们的大气层,高海拔地区空气更薄这些密度变化经常产生不稳定性,导致湍流和漩涡,如漩涡,飓风和龙卷风木星的变密度大气主机许多漩涡,包括其着名的大红斑点基于Keck II望远镜观测的原行星盘图示(图片由WM凯克天文台提供)连接导致星星诞生的步骤这个新模型引起了马库斯在UC的同事们的注意伯克利,包括理查德克莱因,天文学副教授和理论天体物理学家劳伦斯利弗莫尔国家实验室克莱因和其他恒星形成专家克里斯托弗麦基,加州大学伯克利分校物理学和天文学教授,不是物理评论快报中描述的工作的一部分,但正在与马库斯合作,通过更多的测试来克服僵尸漩涡克莱因和麦基在过去的十年里,我们一直致力于计算恒星形成的关键第一步,它描述了巨大的气体云成为飞盘状磁盘的崩溃 他们将与Marcus的团队合作,向他们提供计算出的速度,温度和围绕原恒星的磁盘密度

这项合作将使Marcus的团队能够在一个更现实的磁盘模型中研究僵尸漩涡的形成和进军“其他研究团队已经发现了原行星盘中的不稳定性,但问题的一部分是那些不稳定需要不断的骚动,“克莱恩说道

”僵尸漩涡的好处在于它们是自我复制的,所以即使你只是从几个漩涡开始,他们最终可以覆盖磁盘中的死区“该研究的其他加州大学伯克利分校的合作者是Suyang Pei,博士生,以及机械工程系博士后研究员姜忠祥,国家科学基金会帮助支持了这一点

研究出版物:Philip S Marcus等,“稳定分层Ro中自复制产生的三维涡旋” “剪切流动”,“Phys Rev Lett 111,084501,2013; doi:101103 / PhysRevLett111084501研究的PDF副本:中立稳定的分层旋转剪切流中的自复制三维涡源资料来源:Sarah Yang,加州大学伯克利分校图片:NASA / JPL-Caltech;太空望远镜科学研究所Dana Berry; W M Keck天文台