一项新的研究表明，宇宙“交通拥堵”可能对行星的形成至关重要。
恒星诞生于巨大的气体和尘埃云，这些云在自身引力作用下坍缩。在这个引力坍缩过程中，物质在靠近新生恒星时旋转得越来越快，这种加速类似于花样滑冰运动员手臂向内收缩时比手臂伸展时旋转得更快。
最终，角动量太大，以至于恒星的引力无法将物质进一步吸引进来。但不知何故，恒星系统能够绕过这一自然屏障，并吸入足够的物质形成一个内部盘，这个盘会继续孕育出一系列行星。[望远镜阵列拍摄到行星形成盘（视频）]
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这项新的研究让天文学家了解了这可能是如何发生的。研究团队绘制了一个名为 L1527 的新生恒星系统的结构图，该系统的质量仅为太阳的 0.18 倍，但其周围的气体包层延伸超过 1,000 个天文单位（AU）。（一个天文单位是太阳到地球的平均距离：约 9300 万英里，或 1.5 亿公里。）
较小的行星形成盘从恒星延伸约 90 个天文单位。整个系统距离地球约 450 光年，位于金牛座，是最接近的新生恒星系统之一。
该团队由日本理化学研究所的物理学家酒井奈美领导，此前曾绘制了该系统的分子组成图，该系统边缘对着地球的太阳系，精确地揭示了包层的结束位置和圆盘的开始位置。
但仍然存在一个谜题：当物质应该运动得太快以至于恒星无法将其向内拉时，物质是如何从环绕系统的气体包层到达恒星周围的原行星盘的？
答案是巨大的交通拥堵。
酒井在一份声明中说：“当我们查看观测数据时，我们意识到离心屏障附近的区域——粒子无法再向内坠落的地方——非常复杂，我们意识到分析这个过渡带中的运动可能对理解包层如何坍缩至关重要。”说。
她描述了一种“交通拥堵”，发生在角动量超过了正在形成的恒星的引力的地方。所有物质在该点的积聚引起冲击波并减慢气体速度，将其中一部分向上踢出圆盘平面。这足以消耗一些旋转能量，使速度减慢到足以将物质拉入行星形成盘。
独特的视角
酒井在给 Space.com 的一封电子邮件中说，她研究这个特殊的新生恒星系统已经将近 10 年了。她说，她和其他人长期以来一直在仔细研究这个系统，因为它是一颗类太阳恒星的前身，而且因为地球幸运地从侧面观察到了这个系统。她说，从这个角度观察正在形成的恒星和圆盘，可以让研究人员了解圆盘平面之上和之下正在发生的事情，而不仅仅是在其表面。
酒井对 Space.com 说：“我们这些观测天文学家通常认为圆盘结构是在二维空间中的。”“但是，实际上……注意到垂直结构的重要性是解决圆盘形成中的‘角动量问题’的最重要发现。”
研究人员使用了位于智利的巨型阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）射电望远镜，接收从构成包层和圆盘一部分的特定气体发出的无线电波。这些测量表明，物质在到达减速的行星盘之前经历了冲击波。
由于 L1527 系统几乎是侧向观测的，因此形状呈现为在圆盘边缘变宽的条状。这种方向也使研究人员能够确定圆盘和包层的旋转速度。[银河系“超级城市”显示神秘的恒星形成点（照片）]
俄克拉荷马大学的天体物理学家约翰·托宾（John Tobin）说：“我认为这实际上是一个非常了不起的结果，尤其是他们看到圆盘的旋转速度实际上比从云层进入的气体旋转速度慢。”他没有参与这项研究。“他们的数据非常有说服力，表明那里正在发生什么，”他告诉 Space.com。
托宾的团队在 2012 年测量了 L1527 的质量，他目前也在使用 ALMA 分析附近的系统，重点研究来自不同分子的无线电辐射，这些分子与酒井团队研究的不同。他说，他的初步数据显示的系统细节较少，但似乎与酒井发现的过程相符。
托宾说：“直到几年前，还不清楚这种情况是否正在发生，我们对圆盘形成的理解的演变实际上是由 ALMA 的灵敏度引导的，因为我们以前无法在这些分辨率下看到分子。”“现在，我们可以真正清楚地了解圆盘形成时正在发生的事情。”
她说，展望未来，酒井和其他人将继续使用不同的化学特征来研究该系统，以尝试跟踪气体和尘埃，因为行星系统正在形成。她补充说，他们还将关注其他新生恒星系统，看看它们是否也面临同样的边界堆积。
酒井说：“首先，我想通过在 ALMA 的高角分辨率下观察许多其他原恒星系统，来确认这种现象的普遍程度。”“我希望在统计研究的基础上，谈谈‘圆盘的典型大小’。”
她补充说：“这里的启示也可以让研究人员了解地球的太阳系：‘与此同时，我将详细探索幼年圆盘的化学成分，以便了解太阳系的环境/化学起源。’”
这项新工作于 1 月 13 日在《皇家天文学会月刊快报》杂志上详细介绍。
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