发布单位:台北市立天文科学教育馆

  先前的理论预测,恒星形成之后才能开始形成行星,而最近一篇在自然期刊上的论文可能要打破该观点了,天文学家利用智利的阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列观测了一颗极为年轻的原恒星IRS 63,它距离地球约470光年,这颗年轻的原恒星,在分类上属初期恒星体的I类,它已经过了主要的吸积阶段,并拥有了大部分的最终质量,但其外围的吸积盘仍然存在。

  在吸积盘中,天文学家看见了一个令人惊讶的现象,在原恒星周围有两个深色的同心环形缝,他们合理推论这是行星形成的迹象。行星的形成过程,目前最流行的模型是核心吸积,圆盘中的尘埃及颗粒透过静电作用互相吸附,随着物体的大小增加,重力作用也越来越大,原行星将其轨道上的所有物质吸走,会在原恒星盘上形成一个裂缝,但是这个模型所需耗费的时间较长,事实上若是该恒星盘已大于100万岁,则似乎没有足够的物质来形成行星。

G1及G2为两个吸积盘缝,很有可能是行星形成的过程中将附近的气体清除而产生
▲G1及G2为两个吸积盘缝,很有可能是行星形成的过程中将附近的气体清除而产生(Ⓒ:Segura-Cox et al., Nature, 2020)

  而这个小于50万岁的原恒星,似乎有机会在这些原恒星盘圆缝中形成行星,研究团队还计算了潜在原行星的质量,较近的原行星距离母恒星19AU,质量约为木星的0.47倍,较远的则在37AU之外,其质量约为木星的0.31倍。

  另一种解释是行星尚未形成,而是仅产生一种称为径向飘移的现象,这是一种因恒星盘中气体产生的阻力,物质汇聚后与其摩擦导致尘埃和颗粒失去角动量并朝恒星移动的过程,这种现象同时也称为径向飘移障碍,它会阻止行星的生成,同时也会形成环形或新月形缝。

  不论它是哪一种结果,都比我们早先对行星形成的理解都还要早,研究团队在文中写道:「即使在最保守的情况下,这些特征也表明尘埃开始聚集在圆盘的特定半径上。圆盘的结构可能在恒星形成的早期就对于行星的演化产生了影响。」(编译/台北天文馆研究组技佐许晋翊)

资料来源:Science Alert

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发布单位:台北市立天文科学教育馆

Sgr A *是银河系中心的超大质量黑洞(图中以X表示),周围是一群以极快速度运动的恒星。
Sgr A *是银河系中心的超大质量黑洞(图中以X表示),周围是一群以极快速度运动的恒星。

  在我们银河系的中心是一个巨大的黑洞,名为人马座A *(Sgr A *),大约是太阳质量的四百万倍。由于它如此巨大,造成的引力效应是极端的,借由观察它附近的恒星就能探测到。围绕Sgr A*旋转的是一些恒星(以及一些神秘的物体),它们以令人眩晕的速度移动。

  天文学家刚刚发现了移动最快的恒星,一颗新发现的名为S4714的恒星绕超大质量黑洞人马座A *旋转。S4714在轨道上的飞行速度约为光速的8%,达到了每秒2万4,000公里的惊人速度。S4714只是目前被发现掠过Sgr A*的恒星群中的一颗,它的轨道比之前发现的任何恒星都要近。先前的研究已经发现数十颗恒星在极不寻常的轨道上围绕着超大质量黑洞运行,这群恒星统称为S星,其中一些恒星的轨道离黑洞非常近,因此很难被发现,我们可以使用它们来探测它们所绕行的巨大不可见天体的属性。

  这一发现不仅表明在我们银河系超大质量黑洞周围还有更多的恒星,为我们提供了早期提出的一种恒星类型的第一批候选恒星—那些离黑洞如此近的恒星,它们被潮汐力“挤压”(squeezed),也被称为squeezars。

  这项研究已经发表在《天体物理学期刊》(the Astrophysical Journal)上。(编译/台北天文馆研究组吴典谚)

资料来源:Science Alert

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发布单位:中国科学院上海天文台

  大质量恒星(>8个太阳质量)如何形成是现代天体物理的一个重要研究课题。尽管大质量恒星在宇宙空间数目比小质量恒星少得多(只占恒星数目的1%左右),但贡献了绝大多数的恒星光度。大质量恒星快速演化过程中伴生的星际介质反馈及元素核合成过程,推动了其所在星团、甚至整个星系结构和化学的演化。

  微波和毫米波的脉泽是一种类似于光学激光的非热辐射,天文观测发现它们通常与大质量恒星形成区成协,这些脉泽来自致密辐射区域(典型尺度在几到几十个天文单位的气体团块),且亮温度远高于热气体,是研究大质量年轻星周围(1000天文单位)范围内气体运动和星际介质性质等的有效探针。

  由广州大学陈曦教授(上海天文台特聘研究员)领导的包括国家天文台任致远、上海天文台沈志强和李斌以及南京大学郑兴武的国际合作团队,在天文脉泽与大质量恒星形成研究方向取得重要突破。该团队利用上海65米射电望远镜(天马望远镜)首次在星际空间探测到异氰酸(HNCO)、重水(HDO)和甲醇同位素(13CH3OH)三种新的分子脉泽,并揭示它们正在示踪(大质量恒星形成过程中的)由引力不稳定性导致的星周盘碎裂产生的旋臂吸积流及间歇吸积现象。论文2020年7月13日在线发表于《Nature Astronomy》(自然·天文学)杂志。

  陈曦教授介绍说:“三种新脉泽(HDO、HNCO和13CH3OH)是由上海天马望远镜在2019年3月份对一颗正处于6.7GHz甲醇脉泽闪耀阶段的大质量年轻恒星天体(G358.93-0.03)监测中发现的,随后的甚大阵(VLA)高分辨率观测证实了它们的脉泽辐射属性。VLA观测获得的这三种新脉泽的高精度(约10天文单位)空间分布,清晰地描绘了它们正在示踪由盘的碎裂而形成的旋臂吸积流结构。”

左图:三种新分子脉泽的空间分布(au代表天文单位,1个天文单位是地球到太阳的平均距离)。右图:大质量年轻恒星天体星周引力不稳定盘碎裂引起的旋臂吸积流的示意图,新分子脉泽(由彩色圆点表示)示踪了两个吸积流旋臂。
图1 左图:三种新分子脉泽的空间分布(au代表天文单位,1个天文单位是地球到太阳的平均距离)。右图:大质量年轻恒星天体星周引力不稳定盘碎裂引起的旋臂吸积流的示意图,新分子脉泽(由彩色圆点表示)示踪了两个吸积流旋臂。

  “天马望远镜对这些新脉泽辐射流量的监测发现,它们具有异常快速的光变(在1个月时间内经历了从爆发到极大再到最后消失的过程),这说明其可能是引力不稳定星周盘碎裂引起的间歇吸积现象。”上海天文台沈志强研究员补充到。该现象会导致年轻恒星的光度迅速上升,从而能有效地激发出强的、以前没有探测到的新的脉泽辐射。

天马望远镜监测获得的HDO,HNCO 和13CH3OH三种脉泽成分的峰值流量随时间的变化。这些脉泽成分辐射都展现了明显且快速的衰减现象,支持了大质量恒星形成的间歇吸积现象。
图2:天马望远镜监测获得的HDO,HNCO和13CH3OH三种脉泽成分的峰值流量随时间的变化。这些脉泽成分辐射都展现了明显且快速的衰减现象,支持了大质量恒星形成的间歇吸积现象。

  有意思的是,无论是旋臂吸积流结构还是脉泽光度爆发现象都被认为是与大质量年轻恒星天体盘的引力不稳定性有关联,但该项工作是首次从观测上将这两种现象在同一个目标(G358.93-0.03)上有机地结合在一起,从多角度证实了大质量恒星形成的间歇吸积现象。此外,它还表明,盘调制的间歇吸积可以被认为是小质量恒星到高质量恒星形成的共同机制。

  此项研究工作由广州大学、中科院上海天文台、中科院国家天文台、南京大学,以及来自俄罗斯、英国、澳大利亚、南非、加拿大、荷兰、美国、日本、德国等的多家研究机构的国际研究团队合作完成。

文章链接:https://www.nature.com/articles/s41550-020-1144-x

上海天马望远镜。图:汤海明
上海天马望远镜(上海65米射电望远镜),图:汤海明

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发布单位:台北市立天文科学教育馆

  球状星团是由数万到数十万颗恒星聚集而成,整体外观呈现球状的恒星集合体,成员星大都是年龄比较老的恒星,因此整体颜色偏红。但下方哈勃太空望远镜(Hubble Space Telescope)捕捉到的M3球状星团影像,却可见其中星星点点的散布着许多蓝色星球,与一般对球状星团偏红的印象不同,如同这个星团曾饮下青春之泉,有返老还童之象。 

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哈勃太空望远镜拍摄的M3球状星团。Image credit: ESA/Hubble & NASA, G. Piotto et al.

  M3球状星团位在春季北天的猎犬座方向,拥有约50万颗成员星,距离地球约33,900光年,星团年龄高达80亿岁,总视星等约6.2等,以双筒望远镜便可观察,是全天最亮且最大的球状星团之一,在1764年时便被法国天文学家梅西叶(Charles Messier,又译为梅西尔、梅西耶,1730年6月26日出生-1817年4月12日逝世)发现,并列为他星表中的第3个天体,故标记为Messier 3或M3。但是,令M3被天文学家注意的却是其中含有大量变星,已知M3含有的变星数达274颗,是迄今已知的所有球状星团中最多的。而这些变星中,至少有170是所谓的天琴座RR型变星(RR Lyrae),这种变星的光变周期和它的绝对亮度成正比,因此可以由这种光周关系得出所在距离,是天文学家用来丈天的「标准烛光」之一。 

  M3含有大量所谓的「蓝脱序星(blue straggler)」,即哈勃影像中的那些蓝色星点。这些看起来像是年轻蓝色主序星(main sequence star)的恒星们,比星团中的其他成员还蓝且亮。但实际上,星团中的成员几乎同一时间在同一团云气中诞生,所以年龄应该差不多,只会因质量不同而处在不同的演化阶段,使呈现不同颜色;像这样的蓝色恒星应该是质量比较大、表面温度比较高的,在漫漫80亿年间,早就该演化到末期进入红巨星阶段,甚至已经发生超新星爆炸而灭亡。那么,本应该是红色的老星星要变成这般年轻的蓝色外貌的条件是什么?答案是:从邻近恒星处攫取更多的质量给自身用!换言之,这些多余的质量就如同青春之泉,让恒星变得蓝一些,看起来就年轻一些,脱离了正常的主序星演化程序,因而才有「蓝脱序星」之名。

  其他哈勃拍摄的梅西叶天体,可见于:Hubble's Messier Catalog。(编译/台北天文馆张桂兰)

资料来源:NASA

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发布单位:台北市立天文科学教育馆

  天文学家利用次世代凌星巡天(Next-Generation Transit Survey,简称NGTS)望远镜,在一颗小恒星周围发现了一颗大行星!但一般的行星形成理论无法解释这种现象,之前认为在小型的矮星周围无法形成巨行星,而只能形成小型的岩质行星。

  这颗新发现的行星称为NGTS-1b,大小和木星差不多,但他的母恒星NGTS-1大小却只有太阳的一半。自2005年开始运作的次世代凌星巡天望远镜位在智利,这是它发现的第一颗行星。

  NGTS-1位在南天的天鸽座内,距离地球约600光年。一般的理论认为,在恒星形成时只有一小部分的质量能够用来形成行星。以太阳系为例,太阳就占了太阳系总质量的99%以上,其他的八颗行星、彗星和小行星所占的质量则不到1%。因此较小的矮星周围应该没有足够的材料能够形成大行星,这次新发现的NGTS-1b却挑战了现行的行星形成理论。这项发现发表在2017年10月31日出版的《英国皇家天文学会月刊》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,简称MNRAS)。

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资料来源:http://www.dlr.de/dlr/en/desktopdefault.aspx/tabid-10081/151_read-24799/#/gallery/28967, 台北市立天文科学教育馆胡佳伶编译

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