行星形成盘减缓自转恒星的速度

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天文学家们终于找到了证据,证明年轻、旋转的恒星的自转速度会被其周围的行星形成盘减缓。来自NASA斯皮策太空望远镜的新数据支持了以下假设:原行星盘吸收了年轻恒星的部分角动量,如果不加以抑制,这将导致恒星自转速度过快,以至于会在自身惯性下分崩离析。几十年来,科学家们一直认为行星盘可能是减缓自转恒星速度的原因,但直到现在,观测结果才明确支持这一观点。

“我们在九十年代有一个非常好的理论模型,一些数据似乎也支持它,但我们获得的数据越多,情况就越复杂,”美国国家航空航天局斯皮策科学中心(位于加利福尼亚州帕萨迪纳市)的露易莎·雷布尔说道,她是7月20日发表在《天体物理学杂志》上的论文的主要作者。该模型基于这样一个事实:当一大片气体和碎片云开始在自身引力作用下收缩时,角动量守恒定律决定了它会随着收缩而旋转得越来越快,就像一个旋转的滑冰运动员为了达到最高速度而收回手臂一样。这些幼年恒星最终旋转得如此之快,以至于任何多余的气体和尘埃都会被压平成恒星周围的扁平盘状结构,最终可能会形成行星。虽然人们认为所有恒星都会形成这些原行星盘,但由于未知的原因,一些盘仍然很突出,而另一些盘则变得更小或几乎消失。由于盘是由电离气体和尘埃组成的,自转恒星的磁场会陷入其中,结果就像“勺子在糖蜜中被拖动一样”,雷布尔说。角动量被传递到盘上,恒星旋转得更慢,在具有较大盘的恒星中,这种效应更为明显。

“这是一个太好的解决方案,不能放弃,”雷布尔说,她已经在这个问题上工作了十多年。到目前为止,观测结果好坏参半——只有部分数据支持该理论——而且所有观测都受到样本量小以及使用光学望远镜确定哪些年轻恒星具有突出星盘时固有的不准确性的影响。最终,2003年8月斯皮策的发射意味着天文学家可以很容易地识别出这些大型星盘;它们被恒星加热,并在斯皮策旨在探测的频率下发出红外光。雷布尔检查了猎户座星云中近500颗恒星,发现自转速度较慢的恒星拥有突出星盘的可能性是快速自转恒星的五倍。“这是迄今为止最明确的证据,表明星盘确实是角动量的去向,”雷布尔说。“我们走在正确的轨道上,这非常令人鼓舞。”

About Karen Schrock

Kate Schrock has been an editor of 大众科学 MIND since 2007, where she edits feature articles and runs Head Lines, the magazine's news department. After studying astronomy and physics at the University of Southern California, she worked in the Laboratory of Neuro Imaging at the University of California, Los Angeles, studying the brain structure of people with schizophrenia. She then enrolled in the Science, Health and Environmental Reporting program at New York University, where she earned a master's degree in journalism.

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