宇宙蝴蝶还是星际汉堡？这个行星形成盘是从来见过最大的

By Keith Cooper

published 13 hours ago 

Exoplanets

    该圆盘包含足够质量来潜在的组装大量木星大小的行星。

一个边缘上行星形成盘IRAS 23077+6707有一个蝴蝶或汉堡包的外观。 (Image credit: Pan-STARRS)

    从来见过的最大行星建筑工地，尺寸跨越数千亿英里，很可能被投射在一个巨大的加重它的奇异外观的阴影中。简而言之，它看起来像一只宇宙蝴蝶——而多年来它被忽视。

    该天体被称为IRAS 23077 + 6707，最初在1980年代被红外天文卫星（IRAS）编目为一个红外发射源。然后在2016年，在对造父星座区域中的活动星系进行一个勘查的同时美国海军天文台的天文学家西普里安博尔飞偶然的用全景勘查望远镜和快速反应系统(Pan-STARRS)重新发现了它。

    博尔飞不确切知道它是什么，但它似乎有两个平行的叶片它们之间有一条黑暗的通道——典型的一个边缘上行星形成的盘。在这种天体中的明亮部分代表在圆盘上层中的尘埃散射光，而暗道相当于我们太阳系的黄道平面，在那里大部分物质都被集中。正是这种致密的物质部分封锁并吸收一个系统中心恒星的光。圆盘的上平面和下平面逐渐的分散而不是展示一个锋利的边缘，而两根细丝追踪那些喇叭的部分，这也是喇叭的。正因为所有这个，这种安排看起来不同寻常的像一只蝴蝶——但以某种方式那些被一个黑暗小巷撕裂开的明亮区域给出一种汉堡包的印象。因此，就像他的在特兰西瓦尼亚附近长大的罗马尼亚血统一样，博尔飞给 IRAS 23077+6707的绰号是德拉库拉的奇维托（Dracula's Chivito），奇维托是一种来自他祖国的汉堡

     现在，由于用夏威夷亚毫米阵列（SMA）来观测，包括博尔飞在内的天文学家已经证实了这个特殊的奇维托真的是一个从边缘看一个行星形成盘，但它不是普通的盘。这是从来见过的最巨大的行星形成盘。哈佛 - 史密森尼天体物理中心的天文学家克里斯提娜孟思琪在一份声明中说，“我们发现了的是令人难以置信的 -这是从来发现的最大的行星形成盘的证据。它极端的富含尘埃和气体，这是行星的组成部分” ，孟思琪是描述这个盘的两篇新论文之一的主要作者。

    为给出一种这个特殊的世界建筑院子的规模的感觉，天文学家假设它位于800到1000光年之外的某个地方，基于它位于靠近造父星形成区域天空中的事实。如果正确，那么我们天空中圆盘的角大小对应圆盘的半径为数千个天文单位 （AU）。为提供进一步的背景，一个天文单位被定义为地球和太阳之间的平均距离或1.496亿公里（9300万英里），而最外层的已知行星海王星距离我们的太阳是30个天文单位。

   孟思琪说，“从夏威夷亚毫米阵列数据我们还能称重这个行星育婴所中的尘埃和气体，这我们发现有足够的物质来形成许多巨型行星 - 并且出去到达比太阳和木星之间距离更远300倍！”

    更重要的是，该盘正在旋转。夏威夷亚毫米阵列测量了从圆盘内一氧化碳气体发射的无线电波，其中一些无线电波被红移，表明它们被正从我们移动离开的气体云发射，与此同时，来自圆盘其他部分的一氧化碳的亚毫米无线电波被蓝移，这意味着它们正朝向我们移动。这种行为是一个旋转系统的标志。

    孟思琪说，“来自夏威夷亚毫米阵列的数据为我们提供确凿证据......它正围绕着一颗恒星旋转，质量可能比我们自己的太阳更大两到四倍”。因为来自圆盘中的物质向内落下并吸积到它上面这颗恒星可能仍正在生长是可能的。

    除了圆盘的巨大尺寸外，另一个奇特的方面是圆盘的西叶是值得注意的比另一个叶更暗六倍。孟思琪、博尔飞和他们的同事们不确定为什么是这样，但正在考虑一些可能性。一个强有力的候选是两半在亮度中是不均匀的只是一种错觉，一种被圆盘对我们来说不是完美的边缘以至于我们能看到比西半部更多的东半部的几何效应。

    但还有另一种解释，那就是盘的一半位于阴影中。

    这个假设是圆盘不是有孕育行星潜力而是已经分娩，并且一颗巨大的行星现在正在犁过圆盘。这颗行星可能随它生长扫荡起原材料，在此过程中在圆盘中雕刻出一条环形路径或缺口。

    这样一个间隙会有效的将盘一分为二，造成不稳定，会造成内部盘已经被弯曲过度像一个黑胶唱片一样变得翘曲。这种错位会阻挡来自中心年轻恒星的一些光线，造成内盘在外盘上投射一个阴影。因此，所研究圆盘亮度的不对称性可能是一颗巨行星存在的间接证据。IRAS 23077+6707有些像一只蝴蝶一样的形状是适配的，就像一只毛毛虫成一个蛹并以一只蝴蝶的形式浮现一样，一个原行星盘的蛹能使气体和尘埃--古代恒星的残骸--来重新形成并绽放成新行星的宇宙蝴蝶成为可能。

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    除此之外，IRAS 23077+6707的存在提出一个诱人的问题。计算机仿真预测，我们应该看到比我们实际上有的更多的边缘行星形成盘——如此是否还有更多我们还没有识别的超大尺寸盘？

    IRAS 23077+6707的观测结果被报告在两篇论文中，一篇于5月14日发表在《天体物理学杂志快报》上，另一篇已被接受在同一期刊的未来期刊上发表。