天文學家首次觀測到銀河系外恆星的物質旋轉圓盤
天文學家首次發現了銀河系附近一顆巨大年輕恆星周圍有一個物質旋轉盤的證據。萊斯大學物理和天文學助理教授梅根-萊特(Megan Reiter)是研究小組成員之一,他們在發表於《自然》(Nature)上的一項研究中宣布了這一發現。
這張藝術家印象圖展示的是位於大麥哲倫星雲中的HH 1177 系統,它是我們銀河系的一個鄰近星系。在中心發光的年輕而巨大的恆星天體正在從塵埃盤中收集物質,同時也以強大的噴流排出物質。一個天文學家小組利用歐洲南方天文台(ESO)的合作夥伴–阿塔卡馬大毫米波/亞毫米波陣列(ALMA),透過觀察圓盤的旋轉,找到了圓盤存在的證據。這是首次在其他星系中發現圍繞年輕恆星的圓盤–這種圓盤與我們銀河系中形成行星的圓盤類型相同。圖片來源:ESO/M. 科恩梅瑟
萊特說:”這有力地證明,比太陽大幾倍的高質恆星的形成方式與低質恆星相同,這一直是個沒有被證實的問題。”
這顆圓盤狀恆星位於銀河系的一個鄰近星系–大麥哲倫雲中,它的首次發現要歸功於一個原恆星噴流–這是恆星形成過程中的一個標誌性特徵。
利用歐洲南方天文台(ESO)的甚大望遠鏡(VLT)和阿塔卡馬大毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)(ESO 是該陣列的合作夥伴)的綜合能力,我們觀測到了另一個星系中一顆年輕大質量恆星周圍的圓盤。左圖是VLT 上的多單元光譜探測器(MUSE)的觀測結果,顯示了母雲LHA 120-N 180B,在該雲中首次觀測到了這個被命名為HH 1177 的系統。中間的影像顯示了伴隨它的噴流。噴流的上半部略微朝向我們,因此產生了藍移;下半部從我們身邊退去,因此產生了紅移。隨後,ALMA 的觀測結果(右圖)顯示了恆星周圍的旋轉圓盤,同樣地,圓盤的兩側也在向我們移動和遠離我們。資料來源:ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. McLeod et al.
「當恆星形成時,周圍的物質雲會坍縮,形成一個圓盤,」萊特說。”圓盤將物質輸送到恆星上,恆星會將其中大約1-10% 的物質拋入這些大的雙極噴流中。這些噴流可能相當大,所以很容易被發現。因為它們是作為吸積過程的一部分噴射出來的,所以噴流也是一種歷史記錄,可以告訴你恆星是如何組合在一起的。”
歐洲南方天文台甚大望遠鏡上的多單元光譜探測器首次發現了噴流。
這張馬賽克照片的中心顯示的是大麥哲倫雲中年輕恆星系統HH 1177 的真實影像,大麥哲倫雲是銀河系的鄰近星系。這張影像是利用歐洲南方天文台(ESO)甚大望遠鏡(VLT)上的多單元光譜探測器(MUSE)獲得的,顯示了從恆星噴射射出的噴流。隨後,研究人員使用阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列(ALMA)(ESO 是該陣列的合作夥伴)找到了這顆年輕恆星周圍有一個圓盤的證據。右圖為此系統的藝術家印象圖,展示了噴流和圓盤。資料來源:ESO/A. McLeod et al./M. Kornmesser
萊特說:”我們看到噴流後,接下來自然會說,這些噴流一定來自一個圓盤–那顆恆星周圍一定有一個圓盤。像太陽這樣的低質量恆星–壽命大約為100億年–在其形成過程中只有300萬到1000萬年的時間會出現圓盤。”
Megan Reiter 是萊斯大學物理與天文學助理教授。圖片來源:Brandon Martin/萊斯大學
為了驗證這個假設,研究團隊利用智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列(ALMA)收集了這顆新生恆星及其周圍環境的數據。
歐洲南方天文台(ESO)甚大望遠鏡上的多單元分光探測器(MUSE)捕捉到了大麥哲倫雲(LMC)中這一耀眼的新形成恆星區域。由於大麥哲倫雲中的塵埃相對較少,加上MUSE 的敏銳視力,該區域的複雜細節得以在可見光下被發現。圖片來源:ESO, A McLeod 等人
此外,至少在銀河系中,圍繞著高恆星旋轉的星塵往往會遮住它們周圍的景象,因此很難觀測到圓盤的形成。值得慶幸的是,大麥哲倫雲的能見度要好得多,因為那裡的恆星形成物質有所不同。
萊特說:”可以說,在這個鄰近的星系中發現圓盤比在我們自己的星系中發現圓盤更令人興奮,因為那裡的條件更接近我們認為的宇宙早期的情況。這就像我們獲得了一扇窗戶,可以看到恆星在宇宙演化早期是如何形成的”。
本圖顯示了位於山案座的HII 區域LHA 120-N 180B 的位置。山案座是唯一一個以地球上的地理特徵命名的星座–它是由法國天文學家尼古拉斯-路易-德-拉凱爾(Nicolas-Louis de Lacaille)以南非好望角的山命名的。這張地圖包含了在良好條件下肉眼可見的大部分恆星,並標示了本圖所示的天空區域。圖片來源:ESO、IAU 與Sky & Telescope
研究的第一作者、英國杜倫大學副教授安娜-麥克勞德(Anna McLeod)說,當看到ALMA數據中旋轉結構的證據時,她和她的團隊幾乎不敢相信他們探測到了第一個河外吸積盤。
“這是一個特殊的時刻,”McLeod 說。”我們知道圓盤對於銀河系中恆星和行星的形成至關重要,而這是我們第一次在另一個星系中看到這方面的直接證據。”
編譯來源:ScitechDaily