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哈勃望远镜发现在2万光年外的这个星团中,行星真的很难形成!

乐鱼体育APP下载 动态 2021-02-07 09:33

使用哈勃太空望远镜的天文学家发现,行星很难在巨大而拥挤的韦斯特伦德2号星团混乱的中心区域形成。韦斯特伦德2号位于2万光年外,是一个研究恒星演化过程的独特实验室,因为它相对较近,相当年轻,并且包含大量的恒星。哈勃太空望远镜对韦斯特伦德2号恒星进行了为期三年的研究,发现围绕星团中心附近恒星的原行行星盘前身神秘地没有大型、密集的尘埃云。

因为这些尘埃云可能在数百万年后变成行星。然而,观测显示,星团外围的恒星确实有巨大行星形成的尘埃云嵌入到原行行星盘中。研究人员认为,我们的太阳系在46亿年前形成时就遵循了这个方式。那么,为什么韦斯特伦德2号星团中的一些恒星很难形成行星,而另一些则没有呢?似乎行星的形成取决于位置,星团中最大质量和最亮的恒星聚集在核心,这一点得到了对其他恒星形成区域的观测证实。

大的星团中心包含至少30颗极大质量的恒星,其中一些质量高达太阳的80倍。它们炽热的紫外线辐射和飓风般的带电粒子星风吹起了邻近较低质量恒星周围的原行行星盘,驱散了巨尘埃云。巴尔的摩太空望远镜科学研究所首席研究员、哈勃研究的首席研究员埃琳娜·萨比(Elena Sabbi)解释说:基本上,如果有怪物恒星,它们的能量将改变附近原行行星盘的性质,质量较小的恒星。

可能仍然有一个原行行星盘,但是恒星改变了圆盘中尘埃的组成,所以更难创造稳定的结构,最终导致行星难以形成。研究认为,尘埃要么在100万年后蒸发掉,要么在成分和大小上发生了如此戏剧性的变化,以至于行星没有形成。哈勃的观测代表着天文学家第一次分析了一个密度极高的星团,以研究哪些环境有利于行星的形成。然而,科学家们仍然在争论,巨大恒星是在中心诞生的,还是迁移到那里的。

韦斯特伦德2号星团的核心已经有大质量恒星,尽管它是一个相对年轻的200万年系统。使用哈勃3号广角相机,研究人员发现,在韦斯特伦德2号星团近5000颗恒星中,质量在太阳质量的0.1到5倍之间,其中1500颗恒星在恒星从原行行星盘中吸积物质时,其光线出现了波动。在原行星盘内聚集的轨道物质会暂时阻挡部分星光,造成亮度波动。然而,哈勃只在星团密集中心区域之外的恒星周围探测到了这种轨道物质特征。

哈勃望远镜在大约5%的恒星恢复正常亮度之前,目睹了长达10到20天的亮度大幅下降,没有在距中心4光年内的恒星中检测到这些亮度下降。这些波动可能是由从恒星前面经过的大团尘埃引起。从地球上看,这些团块会在一个倾斜的圆盘上,几乎是侧面倾斜的,研究人员认为它们是正在形成的行星体或结构。这些可能是最终在演化系统中形成行星的种子。在非常大质量的恒星附近看不到这些系统,只在中心以外的系统中看到了它们。

多亏了哈勃望远镜,天文学家现在可以看到恒星是如何在类似早期宇宙环境中积累的,在早期宇宙中,星团由怪物恒星主导。到目前为止,附近最广为人知包含大质量恒星的恒星环境是猎户座星云中的恒星诞生区域。然而,韦斯特伦德2号星团是一个更丰富的目标,因为它的恒星数量更多。哈勃对韦斯特伦德2号星团的观测,让天文学家更好地了解了不同质量的恒星是如何随时间变化,以及来自超大质量恒星的强风和辐射是如何影响附近低质量恒星及其原行行星盘的。

例如,看到像我太阳这样质量较低的恒星,在星团中靠近极大质量的恒星时,仍然有原行行星盘,并且在生长过程中仍然可以共生物质。但它们原行行星盘结构似乎与在远离星团核心平静环境中形成的恒星周围的圆盘有很大不同,而这些信息对于建立行星形成和恒星演化的模型非常重要。这个星团将成为美国宇航局(NASA)即将推出的詹姆斯·韦伯太空望远镜进行后续观测的极佳实验室。哈勃太空望远镜帮助天文学家确定了可能具有行星结构的恒星。

有了韦伯太空望远镜,研究人员可以研究恒星周围的哪些原行行星盘没有吸积物质,哪些圆盘仍然有可能形成行星的物质。这些关于1500颗恒星的信息,将使天文学家能够绘制出恒星系统如何生长和演化的路径。韦伯太空望远镜还可以研究原行行星盘在不同演化阶段的化学成分,观察它们是如何变化的,并帮助天文学家确定环境在它们的演化中起到了什么影响。

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