一個國際天文學家團隊的新研究表明，“超級地球”和海王星大小的行星可能會形成比科學家想象的更多的年輕恒星。
研究人員在金牛座的恒星形成區(qū)觀察了一些年輕恒星的樣本，發(fā)現(xiàn)其中許多被結(jié)構(gòu)包圍，這可以最好地解釋為制造過程中看不見的年輕行星產(chǎn)生的痕跡。這項發(fā)表在《天體物理學》雜志上的研究幫助科學家們更好地理解我們自己的太陽系是如何形成的。
大約46億年前，我們的太陽系是一個由氣體和塵埃圍繞著我們新生的太陽旋轉(zhuǎn)的漩渦。在早期，這個所謂的原行星盤沒有可辨別的特征，但很快，它的一部分開始聚集成一團物質(zhì)——未來的行星。當它們圍繞太陽運行以獲取新材料時，它們長大并開始在它們形成的圓盤上犁出縫隙和環(huán)形圖案。隨著時間的推移，塵埃盤讓位于我們今天所知的相對有序的布局，包括行星、衛(wèi)星、小行星和偶爾出現(xiàn)的彗星。
根據(jù)這種情況，科學家們觀察我們的太陽系如何觀察圍繞其他恒星的原行星盤，這些恒星足夠年輕，正在孕育行星。該團隊在智利的阿塔卡馬沙漠使用帶有45個無線電天線的阿塔卡馬毫米陣列或ALMA，調(diào)查了金牛座恒星形成區(qū)的年輕恒星，金牛座是一個位于450光年之外的巨大氣體和塵埃云。地球。當研究人員對32顆被原行星盤包圍的恒星進行成像時，他們發(fā)現(xiàn)有12顆恒星(40%)有環(huán)和間隙，根據(jù)團隊的測量和計算結(jié)構(gòu)，這可以用新生行星的存在得到最好的解釋。
“這很吸引人，因為這是第一次系外行星統(tǒng)計數(shù)據(jù)，表明超級地球和海王星是最常見的行星類型，這與原始行星盤的觀測結(jié)果一致。”本文主要作者龍峰是中國北京大學卡比利天文與天體物理研究所的博士生。
盡管一些原行星盤看起來是均勻的，煎餅狀的物體沒有任何特征或圖案，但已經(jīng)觀察到被間隙隔開的同心亮環(huán)。然而，由于以前的研究集中在這些物體中最亮的一個，因為它們更容易找到，所以不清楚宇宙中是否真的存在具有環(huán)形和間隙結(jié)構(gòu)的普通圓盤。這項研究給出了第一次無偏調(diào)查的結(jié)果，即目標圓盤的選擇與它們的亮度無關——換句話說，研究人員在選擇它們進行研究時，不知道它們的任何目標是否有環(huán)形結(jié)構(gòu)。
“以前的大多數(shù)觀測都是為了探測非常巨大的行星的存在。我們知道它們很罕見，在明亮的圓盤上刻有大的內(nèi)孔或缺口，”本文第二作者、美國宇航局哈勃望遠鏡研究員Paola Pinilla說。亞利桑那大學管家天文臺。“盡管從這些明亮的圓盤中推斷出了大量的行星，但人們對這些黑暗的圓盤知之甚少?！?
該團隊還包括UA月球和行星實驗室的Nathan Hendler和Ilaria Pascucci，他們測量了ALMA觀測到的環(huán)和間隙的屬性，并分析了數(shù)據(jù)以評估可能導致觀測到的環(huán)和間隙的機制。盡管這些結(jié)構(gòu)可能是由行星雕刻而成，但先前的研究表明，它們也可能是由其他影響造成的。在一個普遍建議的情況下，響應到主星的距離及其磁場，由塵埃粒子在圓盤上的化學變化引起的所謂冰線在圓盤上產(chǎn)生壓力變化。這些影響會在圓盤中發(fā)生變化，圓盤由環(huán)和間隙表示。
研究人員進行了分析，以測試這些替代解釋，并且無法確定恒星特征與他們觀察到的間隙和環(huán)的模式之間的任何相關性。
皮尼拉說：“因此，我們可以排除通常會導致環(huán)和間隙的冰紋的想法?！拔覀兊陌l(fā)現(xiàn)使新生行星成為我們觀察到的模式的最有可能的原因，盡管其他過程也可能起作用?！?
由于主星的亮度很高，不可能直接探測到每一顆行星，因此團隊進行了計算，以了解金牛座恒星形成區(qū)可能形成的行星類型。根據(jù)研究結(jié)果，海王星大小的氣體行星或所謂的超級地球——質(zhì)量高達20個地球的類地行星——應該是最常見的。只有兩個觀測到的圓盤可能有與太陽系最大的行星木星相當?shù)凝嬋淮笪铩?
皮尼拉說：“因為目前大多數(shù)系外行星的探索都無法穿透原始行星盤的厚厚塵埃，所以除了一個例外，所有系外行星都在更多不再存在行星盤的進化系統(tǒng)中被探測到。
展望未來，研究團隊計劃將ALMA的天線移動得更遠，這應該會將陣列的分辨率提高到大約五個天文單位(一個AU等于地球和太陽之間的平均距離)，并使天線對其他頻率敏感。對其他類型的灰塵敏感。
“我們的結(jié)果是理解這個星球形成的關鍵階段的令人興奮的一步，”龍說?！巴ㄟ^進行這些調(diào)整，我們希望能更好地了解環(huán)和間隙的起源。”
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