一項新的研究表明，宇宙“交通擁堵”可能對行星的形成至關重要。
恆星誕生於巨大的氣體和塵埃雲，這些雲在自身引力作用下坍縮。在這個引力坍縮過程中，物質在靠近新生恆星時旋轉得越來越快，這種加速類似於花樣滑冰運動員手臂向內收縮時比手臂伸展時旋轉得更快。
最終，角動量太大，以至於恆星的引力無法將物質進一步吸引進來。但不知何故，恆星系統能夠繞過這一自然屏障，並吸入足夠的物質形成一個內部盤，這個盤會繼續孕育出一系列行星。[望遠鏡陣列拍攝到行星形成盤（影片）]
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這項新的研究讓天文學家瞭解了這可能是如何發生的。研究團隊繪製了一個名為 L1527 的新生恆星系統的結構圖，該系統的質量僅為太陽的 0.18 倍，但其周圍的氣體包層延伸超過 1,000 個天文單位（AU）。（一個天文單位是太陽到地球的平均距離：約 9300 萬英里，或 1.5 億公里。）
較小的行星形成盤從恆星延伸約 90 個天文單位。整個系統距離地球約 450 光年，位於金牛座，是最接近的新生恆星系統之一。
該團隊由日本理化學研究所的物理學家酒井奈美領導，此前曾繪製了該系統的分子組成圖，該系統邊緣對著地球的太陽系，精確地揭示了包層的結束位置和圓盤的開始位置。
但仍然存在一個謎題：當物質應該運動得太快以至於恆星無法將其向內拉時，物質是如何從環繞系統的氣體包層到達恆星周圍的原行星盤的？
答案是巨大的交通擁堵。
酒井在一份宣告中說：“當我們檢視觀測資料時，我們意識到離心屏障附近的區域——粒子無法再向內墜落的地方——非常複雜，我們意識到分析這個過渡帶中的運動可能對理解包層如何坍縮至關重要。”說。
她描述了一種“交通擁堵”，發生在角動量超過了正在形成的恆星的引力的地方。所有物質在該點的積聚引起衝擊波並減慢氣體速度，將其中一部分向上踢出圓盤平面。這足以消耗一些旋轉能量，使速度減慢到足以將物質拉入行星形成盤。
獨特的視角
酒井在給 Space.com 的一封電子郵件中說，她研究這個特殊的新生恆星系統已經將近 10 年了。她說，她和其他人長期以來一直在仔細研究這個系統，因為它是一顆類太陽恆星的前身，而且因為地球幸運地從側面觀察到了這個系統。她說，從這個角度觀察正在形成的恆星和圓盤，可以讓研究人員瞭解圓盤平面之上和之下正在發生的事情，而不僅僅是在其表面。
酒井對 Space.com 說：“我們這些觀測天文學家通常認為圓盤結構是在二維空間中的。”“但是，實際上……注意到垂直結構的重要性是解決圓盤形成中的‘角動量問題’的最重要發現。”
研究人員使用了位於智利的巨型阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米波陣列（ALMA）射電望遠鏡，接收從構成包層和圓盤一部分的特定氣體發出的無線電波。這些測量表明，物質在到達減速的行星盤之前經歷了衝擊波。
由於 L1527 系統幾乎是側向觀測的，因此形狀呈現為在圓盤邊緣變寬的條狀。這種方向也使研究人員能夠確定圓盤和包層的旋轉速度。[銀河系“超級城市”顯示神秘的恆星形成點（照片）]
俄克拉荷馬大學的天體物理學家約翰·託賓（John Tobin）說：“我認為這實際上是一個非常了不起的結果，尤其是他們看到圓盤的旋轉速度實際上比從雲層進入的氣體旋轉速度慢。”他沒有參與這項研究。“他們的資料非常有說服力，表明那裡正在發生什麼，”他告訴 Space.com。
託賓的團隊在 2012 年測量了 L1527 的質量，他目前也在使用 ALMA 分析附近的系統，重點研究來自不同分子的無線電輻射，這些分子與酒井團隊研究的不同。他說，他的初步資料顯示的系統細節較少，但似乎與酒井發現的過程相符。
託賓說：“直到幾年前，還不清楚這種情況是否正在發生，我們對圓盤形成的理解的演變實際上是由 ALMA 的靈敏度引導的，因為我們以前無法在這些解析度下看到分子。”“現在，我們可以真正清楚地瞭解圓盤形成時正在發生的事情。”
她說，展望未來，酒井和其他人將繼續使用不同的化學特徵來研究該系統，以嘗試跟蹤氣體和塵埃，因為行星系統正在形成。她補充說，他們還將關注其他新生恆星系統，看看它們是否也面臨同樣的邊界堆積。
酒井說：“首先，我想透過在 ALMA 的高角解析度下觀察許多其他原恆星系統，來確認這種現象的普遍程度。”“我希望在統計研究的基礎上，談談‘圓盤的典型大小’。”
她補充說：“這裡的啟示也可以讓研究人員瞭解地球的太陽系：‘與此同時，我將詳細探索幼年圓盤的化學成分，以便了解太陽系的環境/化學起源。’”
這項新工作於 1 月 13 日在《皇家天文學會月刊快報》雜誌上詳細介紹。
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