天文學家使用世界上最強大之一的兩個射電望遠鏡，在獵戶座星雲中非常年輕的恆星周圍拍攝了300多張原行星盤的圖像。這些圖像揭示了行星的誕生地和恆星形成最早階段的新細節。宇宙中的大多數恆星都有行星，這些行星誕生在由塵埃和氣體組成的環中，稱為原行星盤。即使是非常年輕的恆星也被這些圓盤包圍著，現在天文學家想確切地知道這些圓盤是什麼時候開始形成的，它們看起來是什麼樣子。
但年輕的恆星非常微弱，在恆星託兒所裡，它們周圍有密集的塵埃和氣體雲。只有高靈敏度的射電望遠鏡陣列，才能在這些雲層中密集堆積的物質中，發現這些幼年恆星周圍的微小圓盤。在這項新研究中，天文學家們將國家科學基金會的卡爾·G·詹斯基超大型陣列(VLA)和阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)都指向了太空中一個許多恆星誕生的區域：獵戶座分子云。
這項名為VLA/ALMA初生盤和多重性(VANDAM)的研究，是迄今為止對年輕恆星及其原行星盤進行的最大規模研究。非常年輕的恆星，也被稱為原恆星，在太空中由氣體和塵埃組成的雲形成。恆星形成第一步是這些稠密雲層由於重力而坍塌，當星雲坍塌時，它開始旋轉，在原恆星周圍形成一個扁平的圓盤。圓盤中的物質繼續滋養恆星並使其生長，最終盤中剩餘的物質有望形成行星。
年輕的原行星盤
關於恆星形成的第一個階段，以及圓盤是如何形成的，許多方面仍然不清楚。但這項新研究提供了一些缺失的線索，因為VLA和ALMA透過稠密的雲層凝視，觀察了數百顆處於不同形成階段的原恆星及其圓盤。弗吉尼亞州夏洛茨維爾的國家射電天文臺(NRAO)的約翰·託賓(John Tobin)說：這項研究揭示了這些非常年輕原行星盤的平均質量和大小，現在可以將新研究結果與ALMA也進行了深入研究的原行星盤進行比較。
研究發現，非常年輕的圓盤在大小上可能相似，但平均來說比較老的圓盤要大得多。當恆星成長時，它會“吸收”盤中越來越多的物質。這意味著年輕原行星盤有更多原材料可以形成行星，可能更大的行星已經開始在年輕恆星周圍形成。在數百張觀測圖像中，有四顆原恆星看起來與其他的不同，引起了天文學家的注意。俄亥俄州托萊多大學（現位於索非亞科學中心）的研究小組成員尼科爾·卡爾納特說：
四顆特殊的原恆星
這些初生的恆星看起來非常不規則和蓬亂，我們認為它們正處於恆星形成的最早階段之一，有些甚至可能還沒有形成原恆星。很少在一次觀測中發現超過一個這樣的不規則恆星，天文學家利用這四顆幼年恆星為恆星形成的最早階段，提出了一條示意圖路徑。目前還不能完全確定它們的準確年齡，但估計可能還不到一萬歲。要被定義為典型的（0級）原恆星，恆星不僅應該有一個扁平的旋轉圓盤圍繞它們。
而且應該有一個流出（向相反方向噴出物質）清除圍繞恆星的稠密雲層，使它們在光學上可見。這種外流很重要，因為它可以防止恆星在成長過程中失控地旋轉。但是，這些外流究竟何時開始發生，在天文學中是一個懸而未決的問題。在這項研究中，其中一顆名為Hops 404的新生恆星流出速度僅為每秒2公里（典型原星流出速度為10-100公里/秒）。
才剛剛開始外流，失去了角動量，能夠繼續生長，這是也研究人員所見過的最小外流之一，它支持了關於形成原恆星第一步是什麼樣子的理論。ALMA和VLA提供的精確分辨率和靈敏度，對於理解這次研究中原恆星外部和內部區域及其圓盤都是至關重要的。雖然ALMA可以非常詳細地檢查原恆星周圍緻密的塵埃物質，但在更長波長下拍攝的VLA圖像，對於瞭解比我們太陽系規模更小的最年輕原恆星內部結構必不可少。
博科園｜研究/來自：美國國家射電天文臺
參考期刊《天體物理學》
DOI: 10.3847/1538-4357/ab6f64
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