三体系统外环行星或形成 解密科幻谜团

据科学日报报道,近日一支国际天文学家小组对环绕GG Tau A三星系统的气体尘埃茧进行了目前为止最精确的研究。通过结合亚毫米波长(阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜和IRAM射电望远镜)和红外波长(欧洲南方 天文台甚大望远镜干涉仪)的补充观测,研究人员确定了GG Tau复杂的动态性,他们首次检测到物质的运动,显示系外行星不仅可以在三颗年轻恒星组成的系统中的其中一颗恒星附近形成,也可以在环绕这个三星系统更远 的物质盘附近形成。这些观测结果被发表在10月30日的期刊《自然》上,它们揭示了比之前预想的更加复杂的过程。这个科学家小组包括来自法国国家科研中心 (CNRS)/波尔多第一大学和法国国家科研中心/格勒诺布尔第一大学的研究人员。

这张艺术家印象图显示了环绕三星系统GG Tau的尘埃气体。

尽管近期的观测发现显示围绕双星附近存在很多行星,但它们的形成需要面临双星系统的本质所导致的引力不稳定问题。对年轻双星系统的观测仍相对稀缺,因此无法提供这一过程更详尽的信息。在此之前科学家们以为距离地球450光年远位于金牛座的GG Tau A系统是一个包含两颗恒星Aa和Ab的双星系统。然而,近期欧洲南方天文台甚大望远镜干涉仪和甚大望远镜进行的红外测量显示这其实是个三星系统:GG Tau Ab本身就是个双星系统。中央恒星Aa距离Ab双星非常遥远,因此周围没有环绕恒星盘状物包围,后者是由IRAM干涉仪于2011年首次观测到的。

目前研究人员已经确定有一个旋转尘埃气体盘环绕着这个三星系统。随着三颗恒星互相环绕,它们创造了一个不稳定的引力区,名为空洞,物质只能穿过这个区域并最终落入中央恒星。在更远处也即外物质环的位置,引力场不再波动,旋转的物质可以形成稳定的结构。环绕GG Tau A的中央空洞的存在部分证实了这些理论预测,早在20世纪90年代IRAM干涉仪的观察就揭示了它的存在。自2000年起科学家们就探测到空洞里气体的存在——它对于理解产生行星的吸积机制至关重要——但这些气体的精确动态性仍是未知。

在这项最新研究里,利用位于智利的阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜和法国阿尔卑斯山地区IRAM干涉仪,科学家们对气体形式的一氧化碳进行了补充观测。利用前所未有的高度精确性,他们揭开了有关空洞里物质分布和动态性的某些神秘之谜。这些图片显示了外环里的气体流朝中央恒星流入。这种途径传输的物质量足以满足GG Tau A的附近内物质盘的需要。观察到的气体运动证实了之前多次电脑仿真的预测。它们显示外环物质能够支持GG Tau A内环物质足够长的时间以允许系外行星的形成。

尽管目前的结果如预期一样,但下一项发现则不这么容易预测:一氧化碳释放量的两张地图揭示了围绕三星系统的环状物外层边缘不可思议的亮度。细节研究显示它的温度是周围环境的两倍,这或可能暗示着一个年轻的巨型系外行星正在形成过程中。这颗行星或打开了外层盘状物之间的一个狭窄空缺,尽管探测这样的结构目前已经超出现有设备的能力范围。法国阿尔卑斯山区布尔高原IRAM的NOEMA天线预计将在不远的未来开始运行,毫无疑问它将在寻找更多有关GG Tau的信息方面起着非常宝贵的作用,这颗年轻恒星系统仍有很多秘密值得科学家们探索。

稿源:凤凰科技

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