环绕着年轻恒星Oph IRS 48的“彗星工厂”
艺术效果图：环绕着年轻恒星Oph IRS 48的“彗星工厂”
近日天文学家表示，环绕着年轻恒星Oph IRS 48的神秘天体，加上观测到的尘埃颗粒，或可能改变我们对行星形成的理解。对这个系统的观测揭示了恒星一边毫米大小的“除尘器”，而更小的千分之一米大小的颗粒则均匀的分布在整个盘状物，天文学家这样说道。据天文学家表示，这些颗粒可能最终会形成“彗星工厂”以产生千米大小的岩石，就像在海王星轨道外发现的柯伊伯带（数十亿颗在海王星轨道之外绕行的小型冰体构成的碟形带）。
它的形成原因很可能是一个质量为木星十倍的天体，它可能是一颗巨大的行星或者是失败的褐矮星。然而，到目前为止，天文学家只能看到该神秘天体对整个系统产生的影响，目前还尚未有直接证据证明它的存在。
荷兰莱登天文台的博士研究生尼因科·范·德·马瑞(Nienke van der Marel)表示，研究人员的最初计划是分析这些气体。然而，“我们获得数据后说道，这是什么？这并不是盘状物应该有的样子！” 范·德·马瑞这样说道。
这个信号是由位于智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波射电望远镜阵(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ，简称ALMA)发现的，它是如此强大以至于可以直接排除虚假的可能性，范·德·马瑞补充说道。既然已经获得了数据，范·德·马瑞的研究小组提出理论称他们所观测到的东西或可能帮助解释为什么尘埃颗粒会生长，并逐渐形成行星的开始，也就是原行星。
解决射线漂移问题
年轻恒星系统其实是一团尘埃和残骸。传统的行星形成理论认为尘埃最终会粘合在一起并生长，形成越来越大的物体直到达到行星的大小（也就是多岩石行星）或者行星核心（也就是气体巨星，例如木星）。
然而，这个理论中存在一个“射线漂移”的问题。在环绕恒星的盘状物里，距离恒星近的地方产生的压力大，而远离恒星的位置则压力小。由于存在这些压力梯度，气体以及小型的千分之一米大小的粒子环绕恒星的轨道速度则更慢。
然而，随着千分之一米大小的粒子逐渐生长，它们开始与气体和较小的粒子发生摩擦。最终较大的粒子速度将会减慢。当摩擦导致它们的速度降低到一个临界值时，它们就开始朝着恒星飘移并相互湮灭。
“与整个盘状物的生命周期相比，射线偏移发生的时间较短，” 范·德·马瑞说道。“这些颗粒会迅速消失并环绕恒星旋转。”如果存在一种方式能够产生特定的环境供尘埃生长，它或可能解决射线漂移的问题。这种理论以前曾被提出过，但从未被直接观测到。
在Oph IRS 48这个例子中，天文学家认为质量为木星十倍的天体在系统边缘会形成漩涡，产生一片高压区以平衡恒星附近的高压。受到这两个高压区域的牵制，尘埃颗粒会盘旋、粘合在一起并最终生长。
这些颗粒距离恒星太远以至于无法形成行星——它们的密度太低，因为它们所处的区域主要是由冰组成的，根据行星形成理论称。然而，它们也可以形成1千米宽的冰冷天体，类似于在太阳系统里观测到的柯伊伯带，据称柯伊伯带是很多彗星出生的摇篮。
鸡和蛋的问题
一直以来存在一个鸡和蛋的问题让天文学家非常困扰：Oph IRS 48里的巨大神秘天体究竟是如何形成的？“未来需要解答的问题之一便是，我们在这个天体里观测到的围困过程是否也存在于更早的时期，并潜在的创造了这些巨大的行星，后者部分的产生了另一个围困现象。” 美国博尔德科罗拉多大学理论天体物理学家菲尔·阿米塔格(Phil Armitage)在期刊《科学》上发表的一篇对这项研究进行分析的文章中这样写到。
他认为尘埃围困理论早已存在了一段时间，只是很少天文学家预料到它在这张图片里会如此明显。“它是如此之大你甚至可以直接观测到它——这真是出人意料。” 阿米塔格说道。
范·德·马瑞的文章被发表在6月6日的期刊《科学》上，这项研究还包括来自荷兰、德国、智利、中国、爱尔兰和美国的科研人员的贡献。研究人员希望利用ALMA监测其它恒星系统以寻找相同的现象。用于检测年轻恒星系统里尘埃颗粒的望远镜于今年正式开始启动。（凤凰科技 编译/严炎刘星）
