摘要:近日,科學家通過對距地球1000光年處的英仙座恆星形成區內的IC348星團進行研究時發現,這個區域的年齡只有兩三百萬年,卻顯示出相當的高密度“過渡性圓盤”結構,而通過與獵戶座等的形成區內相關結構進行比較後,也發現IC348星團中的行星形成時間異常緩慢。爲了研究這種在行星形成過程中扮演重要角色的過渡性圓盤結構的演化,新的研究方向旨在以一百萬年的時間跨度,將IC348星團的高密度圓盤中的氣體和塵埃與金牛座、蛇夫座和獵戶座恆星形成區的相關結構進行比較。

   近日,科學家通過對距地球1000光年處的英仙座恆星形成區內的IC348星團進行研究時發現,這個區域的年齡只有兩三百萬年,卻顯示出相當的高密度“過渡性圓盤”結構,而通過與獵戶座等的形成區內相關結構進行比較後,也發現IC348星團中的行星形成時間異常緩慢。

  當前,天文學家總結出巨行星(木星、土星、天王星和海王星)形成的兩種對立模型:核吸積模型和引力不穩定模型。前者認爲:巨行星早期先形成一個固體塵埃核心,到其質量足夠大時,在引力作用下逐漸聚集氣體和塵埃,然後形成行星。後者認爲:行星是由一個巨大的高密度“過渡性圓盤”自發坍縮形成了原行星。

 

  這兩個過程都需要在恆星產生的輻射將星系內的氣體和塵埃吹走之前,然而有一點是肯定的,那就是行星形成過程需要多長時間呢,一般認爲,按目前標準的行星形成模型,行星的形成從星際塵埃以圓盤狀繞着恆星旋轉開始,像滾雪球那樣逐漸增大,這種圓盤狀的時期稱爲“過渡性圓盤”,要經過數百萬年至一億年的時間(一般情況下都在數千萬年左右)形成諸如太陽系這樣穩定的行星系統。

  而IC348星團中盤結構卻表現出不同尋常的一面。天文學家對這些高密度過渡性圓盤的觀測往往不使用可見光波段,而是採用紅外波段進行觀測,越是行星形成活躍的區域,塵埃結構密度就越大,在紅外波段的光無法穿透的情況下,科學家使用了射電望遠鏡進行探測,希望對高密度圓盤結構進行充分的瞭解,然而不幸的是,這種觀測方法具體實施時發現具有相當的侷限性,以至於必須夏威夷莫納克亞亞毫米波陣列望遠鏡。

  爲了研究這種在行星形成過程中扮演重要角色的過渡性圓盤結構的演化,新的研究方向旨在以一百萬年的時間跨度,將IC348星團的高密度圓盤中的氣體和塵埃與金牛座、蛇夫座和獵戶座恆星形成區的相關結構進行比較。在IC348星團中,科學家一共發現9個高密度過渡性圓盤,大致是木星質量的2-6倍,而在金牛座、蛇夫座和獵戶座中,卻達到100倍的木星質量,這在數值上要明顯小得多。

  這說明,如果IC348星團行星形成的頻率與科學家所知的理論相同,這就意味着引力不穩定模型更可能是正確的,而如果核吸積模型是正確的,在上述時間尺度上,行星形成時間應該不會這麼慢。雖然在目前已知的觀測數據前,對行星形成模型進行定性判斷顯然還不夠成熟,然而IC348星團所提供的信息表明,行星形成模型還需要進一步探討,而且在形成時間上也需要進一步修正。

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