天文系团队研究原行星盘子结构的相关性

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天文系团队研究原行星盘子结构的相关性

一直以来,人们普遍认为行星是在围绕年轻恒星的原行星盘中形成的,但这一过程究竟是如何发生的仍然是一个悬而未决的问题。近年来,天文学家使用位于智利北部阿塔卡马沙漠的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 (ALMA) 对原行星盘进行了直接观测。通过观测毫米尺度的尘埃颗粒和分子气体的发射线,天文学家分别在尘埃和分子气体图像中发现了大量的子结构——这些子结构主要呈现为沿径向的环或沟的形式。在某些原行星盘中,尘埃与气体在相同的位置显现出子结构。先前的研究认为,这些出现在两种成分中的、空间上重叠的子结构是相互关联的,而其成因是在这些环或沟附近的正在形成的行星。


在一篇发表在《天体物理学杂志快报》的论文中,清华大学天文系的研究人员指出,这些出现在相同位置的尘埃和分子气体中的子结构可能只是巧合。在原行星盘的尘埃和分子气体观测中,子结构非常普遍,以至于其中一个组分中任何随机放置的子结构都可能与另一组分中的子结构的位置重叠。因此,出现在两种组分中相互重叠的子结构之间不一定存在关联。


这项研究结果表明,两种组分中子结构的出现可能需要不同的解释。这与流行理论——即观察到的子结构与形成中的行星有关——的预期截然不同。通过改变其附近的气体和尘埃的分布情况,一个正在形成中的行星会在尘埃与分子气体中的相同位置处产生环或沟等子结构。换句话说,两种成分中的处于相同位置的子结构一定是有关联的。然而,正如这一新研究表明的那样,实际的观测数据并不支持这一点。因此,行星不应为观察到的(至少大部分)子结构买单。其他的物理机制也可能在发挥作用。


这项工作由清华大学天文系三年级研究生蒋昊昌领导,合作者包括清华大学天文系Chris Ormel教授和祝伟教授。


arXiv: https://arxiv.org/abs/2112.13859


Image credit: Law et al. 2021, MAPS III