恒星|大块头恒星“进食” 也需要吸积盘作为“餐盘”

在恒星诞生之初 , 大块头的恒星是怎么“进食”的?它们是否也有吸积盘作为“餐盘”?这些问题一直没有明确的答案 。
【恒星|大块头恒星“进食” 也需要吸积盘作为“餐盘”】利用阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜(ALMA)的高分辨率观测数据 , 中外天文学家在银河系中心方向发现了一个被周围天体近距离掠过 , 从而产生旋臂结构的大质量新生恒星吸积盘 。 相关研究成果日前发表于《自然·天文》杂志 。
吸积盘给恒星“宝宝”输送养分
在恒星形成过程中 , 环绕着新生恒星的周围会产生吸积盘 。 这个吸积盘 , 也被称为原恒星盘 , 是恒星形成过程中的关键一环 。 新生恒星通过吸积盘持续地从环境中聚集气体 , 逐渐长大 。 因此 , 吸积盘是名副其实的“餐盘” , 把发育所需的养分不断地传送给恒星“宝宝” 。
对于类似太阳的小质量恒星的吸积盘 , 天文学家已研究了数十年 , 其观测和理论结果都较为丰富 。 然而 , 对于更大质量的恒星 , 尤其是30倍太阳质量以上的早型O型星 , 目前尚不清楚其形成过程中是否也存在吸积盘 。
“这些更大质量的早期恒星远比太阳明亮 , 光度可达太阳的数十万倍 , 可剧烈影响整个星系的环境 。 理解这些大质量恒星的形成过程具有十分重要的意义 。 ”中国科学院上海天文台副研究员吕行说 。
银河系的中心距离地球约2.6万光年 , 是一个独特而重要的恒星形成区域 。 这里有超大质量黑洞 , 也有数千万倍太阳质量的恒星形成原材料——稠密的氢分子气体 。
借助ALMA , 研究人员在银河系中心附近区域发现了一个直径相当于4000倍地球到太阳距离的吸积盘 , 该吸积盘正围绕着一颗32倍太阳质量的早型O型星转动 。
吕行说 , 这项发现表明 , 大质量恒星形成过程中确实有吸积盘的参与 , 而且该结论在银河系中心这样的特殊环境下依然成立 。
旋臂结构或是天体“造访”遗迹
通常 , 吸积盘应当是一个对称的圆盘 。 然而 , 出乎意料的是 , 新发现的这个吸积盘里有一对明显的旋臂结构 。 如果吸积盘自身不稳定 , 是有可能在引力作用下主动碎裂成这种旋臂结构的 。 但是吕行所带领的团队发现 , 这个吸积盘处在一个很稳定的状态 , 不会轻易碎裂 。
因此 , 研究人员认为存在另一个可能的解释 , 即旋臂是受到外部扰动产生的 。 在这个吸积盘附近 , 他们恰好发现了一个3倍太阳质量的天体 , 它可能就是外部扰动的来源 。
为了验证这一猜想 , 研究团队首先利用解析计算 , 检查了这个天体几十种可能的历史轨迹 , 发现只有在一种轨迹下 , 它才有可能扰动吸积盘 。 随后 , 研究人员利用上海天文台的高性能超级计算机平台 , 通过数值模拟追踪了这一轨迹 , 重现了这个天体在一万多年前掠过吸积盘 , 并在吸积盘中搅出旋臂结构的完整过程 。 研究人员据此确认 , 这个吸积盘中的旋臂很可能是周围天体“造访”过程中留下的遗迹 。
吕行说:“我们已经提交了新的ALMA观测申请 , 希望把分辨率再提高3倍 , 达到望远镜的极限 , 以期看清这个吸积盘里隐藏的细节 。 ”采访人员 陆成宽