地球誕生之前長啥樣?470光年外,原始星盤上演真實的一幕

天空之城 2020/10/16 檢舉 我要评论

根據目前的研究,我們的太陽系形成於大約46億年前。

那個時候,這裡還是一片荒蠻之地,只有一片彌漫著星際塵埃和氣體的星雲。在引力的作用下,一部分物質坍縮形成了太陽,剩餘的物質以同樣的方式形成了地球等行星和其他小天體。

儘管這個理論已經深入人心,但我們終究是不可能退回到46億年前去證明這件事。好在整個宇宙都遵從著相同的法則,我們的銀河系又足夠龐大,所以我們可以在其他恒星周圍見證這個過程。

通過多年以來的持續觀測,科學家不僅找到了剛剛形成幾千萬年的年輕行星,甚至還觀測到了尚未成型的原始星盤。隨著我們觀測到的行星雛形越原始,它也越多地保留著行星盤的形狀,因此也越難以辨認。最近,科學家們歷史性地觀測到了迄今為止最原始的行星雛形,原始到甚至連形成它的行星盤都還沒有完全定型。

蛇夫座恒星形成區

這個雛形,出現在一顆名為IRS 63的原恒星周圍。這顆恒星位於距離我們470光年的 蛇夫座恒星形成區,在這個恒星的育兒所,大量的年輕恒星正在形成,因此它也成為了科學家們藉以研究早期太陽系演化的重點觀測物件。

IRS 63還處於恒星形成的第一階段,它的形成時間還不足50萬年,那時候地球上的人類祖先已經開始直立行走了。它已經完成了主要的吸積過程,基本上已經達到了最終的質量。這種年輕的恒星非常活躍、非常明亮,尤其在毫米波段尤其顯眼。

在它的周圍,還有一個巨大的星盤,延伸到了大約50個天文單位之外,超過了冥王星的遠日點。近水樓臺先得月,再加上這些與眾不同的特點,科學家自然不會放過對這顆距離我們很近的原始恒星的觀測機會。

阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列

位於智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列恰好是在毫米波段進行觀測的利器,它在研究早期行星形成、演化過程領域曾經多次立下功勞。因此,來自德國馬克斯·普朗克地外物理研究所的天文學家Dominique Segura-Cox利用該射電望遠鏡,對IRS 63和它周圍的塵埃進行了深入的觀測,果然取得了巨大的收穫。

他們發現, 就在這個旋渦狀星盤中,有兩個黑暗的以原恒星為圓心的同心圓縫隙。根據他們的推測,這正是行星即將形成的標誌。

就像我們開篇所說,目前的行星形成理論是核心吸積模型。這個模型認為: 星盤中的塵埃顆粒首先是通過靜電力吸引在一起,然後打破了引力平衡,將其他塵埃吸引到自己身上,最終以滾雪球的方式成長為行星。在這個過程中,它首先會將自己軌道上的物質吸引過來,那麼,在它軌道上形成一道星雲的縫隙也就是自然而然的了。

這個理論本身並不新鮮,因為我們以往也多次在其他年輕的恒星周圍觀測到這個現象,因此也廣為接受。但是,這個理論中有一個問題:行星的形成過程是一個相對漫長的過程,可是在恒星形成僅僅100萬年之後,它周圍的星盤就已經沒有足夠的質量支持大量的系外行星形成了。那麼,這些行星的品質到底從哪來的呢?

唯一的解釋就是:在恒星剛剛形成的100萬年裡,系外行星就已經完成了自己塑形的重要步驟了,所以在100萬年後雖然沒有足夠的星際物質,它們也早就吸積了足夠的質量,並不在乎了。可是,這個想法雖然合理,卻需要實際的觀測證據。

此前,科學家已經觀測到了至少35個年齡在100萬年左右的原恒星系統,它們的周圍都已經沒有大團的塵埃雲,但是原恒星周圍仍然有縫隙存在。我們有理由相信,在恒星形成的100萬年後,行星的形成過程就已經開始了。

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