行星形成盤減緩自轉恆星的速度

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天文學家們終於找到了證據,證明年輕、旋轉的恆星的自轉速度會被其周圍的行星形成盤減緩。來自NASA斯皮策太空望遠鏡的新資料支援了以下假設:原行星盤吸收了年輕恆星的部分角動量,如果不加以抑制,這將導致恆星自轉速度過快,以至於會在自身慣性下分崩離析。幾十年來,科學家們一直認為行星盤可能是減緩自轉恆星速度的原因,但直到現在,觀測結果才明確支援這一觀點。

“我們在九十年代有一個非常好的理論模型,一些資料似乎也支援它,但我們獲得的資料越多,情況就越複雜,”美國國家航空航天局斯皮策科學中心(位於加利福尼亞州帕薩迪納市)的露易莎·雷布林說道,她是7月20日發表在《天體物理學雜誌》上的論文的主要作者。該模型基於這樣一個事實:當一大片氣體和碎片雲開始在自身引力作用下收縮時,角動量守恆定律決定了它會隨著收縮而旋轉得越來越快,就像一個旋轉的滑冰運動員為了達到最高速度而收回手臂一樣。這些幼年恆星最終旋轉得如此之快,以至於任何多餘的氣體和塵埃都會被壓平成恆星周圍的扁平盤狀結構,最終可能會形成行星。雖然人們認為所有恆星都會形成這些原行星盤,但由於未知的原因,一些盤仍然很突出,而另一些盤則變得更小或幾乎消失。由於盤是由電離氣體和塵埃組成的,自轉恆星的磁場會陷入其中,結果就像“勺子在糖蜜中被拖動一樣”,雷布林說。角動量被傳遞到盤上,恆星旋轉得更慢,在具有較大盤的恆星中,這種效應更為明顯。

“這是一個太好的解決方案,不能放棄,”雷布林說,她已經在這個問題上工作了十多年。到目前為止,觀測結果好壞參半——只有部分資料支援該理論——而且所有觀測都受到樣本量小以及使用光學望遠鏡確定哪些年輕恆星具有突出星盤時固有的不準確性的影響。最終,2003年8月斯皮策的發射意味著天文學家可以很容易地識別出這些大型星盤;它們被恆星加熱,並在斯皮策旨在探測的頻率下發出紅外光。雷布林檢查了獵戶座星雲中近500顆恆星,發現自轉速度較慢的恆星擁有突出星盤的可能性是快速自轉恆星的五倍。“這是迄今為止最明確的證據,表明星盤確實是角動量的去向,”雷布林說。“我們走在正確的軌道上,這非常令人鼓舞。”

About Karen Schrock

Kate Schrock has been an editor of 大眾科學 MIND since 2007, where she edits feature articles and runs Head Lines, the magazine's news department. After studying astronomy and physics at the University of Southern California, she worked in the Laboratory of Neuro Imaging at the University of California, Los Angeles, studying the brain structure of people with schizophrenia. She then enrolled in the Science, Health and Environmental Reporting program at New York University, where she earned a master's degree in journalism.

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