圍繞年轻恒星的“卵石”海滩一起加入來形成行星

By Keith Cooper published 15 hours ago

Astronomy

巨大的鹅卵石云迅速吸積來形成木星一樣气态巨行星的岩石核。

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(Image credit: NASA/JPL-Caltech)

由于英国的射电望远镜网络已經解决了宏大量豐富的厘米大小鹅卵石的存在形成行星的一种关键方法最後有了观测证据，这些鹅卵石将粘在一起并生长成圍繞两颗年轻恒星的行星。

平方公里阵列（SKA）天文台的卡鉄（Katie Hesterly）在一份声明中说，“这潛在的足以建造比我们自己的太阳系更大的行星系统” ，该天文台总部位于英国焦德勒爾岸（Jodrell Bank）射电天文台。

金牛座分子云是离我们最近的恒星形成区域之一，距离我们约430光年。圍繞許多正在從分子云隨它們的紫外线辐射切過气体爆发出婴儿恒星的是原行星盘。这些是從中行星凝结的气体和尘埃盘。

行星究竟如何形成的仍然是一个正在研究的领域。一个能幫助解释气态巨行星存在的流行模型是卵石吸积模型。这假设在盘中的尘埃凝结并凝结成厘米大小然后迅速积聚的鹅卵石，吸积來形成大岩石超地球大小质量足夠揮舞充足的引力从盘吸入大量气体的体。

然而，對这种模式一直有问题。一些仿真掙扎來让鹅卵石吸積彼此而不是當它們碰撞时粉碎開。还不清楚它们在更小行星的形成中起什么角色。到目前为止，虽然毫米级尘埃颗粒已經被阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列在原行星盘中在亚毫米波长检测到，但厘米级鹅卵石还没有。

进入e-MERLIN，这是一个将英国的七台射电望远镜与一個以柴郡焦德勒爾岸天文台为中心的超高速光学光纤网络连接的射电干涉仪。在原行星盘中冷的厘米级鹅卵石以约4厘米（1.6英寸）的无线电波长辐射，這e-MERLIN能够来分辨。

针对金牛座分子云中的两颗恒星——DG Tau和HL Tau，e-MERLIN在它们的整個原行星盘中检测到厘米大小的鹅卵石。

用e-MERLIN成像的圍繞年轻恒星DG Tau充满卵石的原行星盘的射电波长图像。(Image credit: Hesterly, Drabek-Maunder, Greaves, Richards, et al.)

卡鉄说：“这些观测结果表明至少海王星一樣轨道以外DG Tau和HL Tau等盘已经包含了形成行星的卵石”。

原恒星HL Tau周围的原行星盘的合成图像，下面是星盘中尘埃环的阿塔卡馬图像，e-MERLIN数据显示其上覆盖着厘米大小的鹅卵石。(Image credit: Greaves, Hesterly, Richards, and et al./ALMA partnership et al.)

这些发现被作为PEBBLeS的部分弄成，PEBBLeS是由卡迪夫大学的簡（Jane Greaves）领导的一项行星地球構建塊传统eMERLIN勘測。

簡说，“通过这些观察，我们现在能够來調查固体物质在这些圆盘中聚集的地方，提供探究行星形成的一個最早階段”。

e-MERLIN项目中涉及的望远镜信息图。(Image credit: University of Cardiff)

发现这些鹅卵石是不容易的。你不仅需要一个能像e-MERLIN那样下到4厘米波长观测的射电天文台，而且一旦鹅卵石形成然後按照理论它们应该很快开始粘在一起并形成行星核。

焦德勒爾岸的阿妮塔（Anita Richards）说：“隨颗粒一起聚集來製造行星，一個给定质量的表面积会变更小，更难來看到”。

尽管卡鉄说e-MERLIN“正在展示什么是可能的”，但一旦可運行平方公里陣列将能够更详细分辨在这些原行星盘中正在发生的。

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簡说：“平方公里陣列望远镜将帶它走得更远。当用平方公里陣列 Mid望远镜的科学验证于2031年开始时我们将准备來研究数百个行星系统，以帮助了解行星如何被形成” 。

簡在7月7日至7月11日举行的皇家天文学会全国天文学会议上提交了这一结果。