在银河系中心探测到大量原行星盘
利用智利 ALMA 望远镜阵列的新观测结果，研究人员编制了迄今为止银河系中心分子区三个区域最精确的地图，为该区域恒星如何形成提供了有价值的信息。 几十年来，天文学家已经发现了数百个原行星盘——这些结构被认为代表了我们太阳系的早期阶段。 然而，这些发现大多位于我们的社区内，这可能并未反映出极端情况在银河系的其他部分发现的条件。 在最具活力和湍流的区域中，靠近银河系中心的中心分子区 （CMZ） 是其中之一，那里的高压和高密度可能会以根本不同的方式塑造恒星和行星的形成。 在 CMZ 中研究原行星系统提供了一个难得的机会来测试和完善我们的太阳系形成理论。 来自 Kavli 天文和天体物理研究所的国际研究团队北京大学 （KIAA， PKU）、上海天文台 （SHAO） 和科隆大学 （UoC） 天体物理研究所 （UoC） 以及几个合作机构对银河系 CMZ 中的三个代表性分子云进行了迄今为止最灵敏、分辨率最高和最完整的巡天。 他们的观测揭示了 500 多个致密的核心——恒星诞生的地方。 研究结果已发表在《天文学》杂志上&天体物理学以'三个中央分子区云的双波段统一探索（DUET）“为标题。 显示低光谱指数的连续源的云范围普查”。 在 CMZ 中检测此类系统非常具有挑战性。 这些区域遥远、微弱，深深嵌入厚厚的星际尘埃层中。 为了克服这些障碍，该团队在智利阿塔卡马沙漠中使用了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 （ALMA），这是一种干涉测量望远镜将来自分布在几公里内的天线的信号组合在一起，以实现非凡的角分辨率。 “这使我们能够分辨小至一千个天文单位的结构，即使在大约 170 亿天文单位的 CMZ 距离上，”上海天文台研究员、ALMA 观测项目首席研究员 Xing Lu 教授说。 通过重新配置阵列并在多个频率上进行观测，该团队执行了“双频”observations -- 以相同的空间分辨率捕获两个不同的波长。 正如人类视觉依靠颜色对比度来解释世界一样，双频成像提供有关这些远程系统的温度、灰尘特性和结构的关键光谱信息。 令他们惊讶的是，研究人员发现超过 70% 的致密岩芯看起来比预期的要红得多。 在仔细排除观察偏倚和其他可能的解释后，他们提出了两种主要情景——都表明原行星盘的广泛存在。 “我们很惊讶地看到这些'小红点'穿过整个分子云，”第一作者 Fengwei Xu 说，他目前正在科隆大学天体物理研究所进行博士研究。 “它们告诉我们致密恒星形成核心的隐藏性质。” 一种可能的解释是这些内核不是透明、均匀的球体。 相反，它们可能包含更小的、光学厚度较厚的结构——可能是原行星盘——它们在较短波长下的自我吸收导致观察到的发红。 “这挑战了我们最初对规范致密核心的假设，”徐凤伟在科弗里研究所的博士生导师王可教授说。 另一种可能性涉及这些系统内尘埃颗粒的生长。 “在弥散的星际介质中，尘埃颗粒通常只有几微米大小，“国立中山大学物理系的 Hauyu Baobab Liu 教授解释说，他领导了这项研究的辐射转移模型。 “但我们的模型表明，一些核心可能包含毫米大小的颗粒，这些颗粒只能在原行星盘中形成，然后被排出——可能是由于原恒星的流出。” 无论哪种情况被证明占主导地位，两者都需要原行星盘的存在。 这研究结果表明，仅在这三个 CMZ 云中就已经形成了 300 多个这样的系统。 “令人兴奋的是，我们正在银河系中心探测到原行星盘的可能候选者。 那里的条件与我们附近非常不同，这可能让我们有机会在这种极端环境中研究行星的形成，“科隆大学的 Peter Schilke 教授说，他是 Fengwei Xu 的博士合作导师。 计算资源和技术UoC 天体物理研究所的支持为结果做出了贡献。 未来的多波段观测将有助于进一步限制它们的物理特性和演化阶段，为产生像我们这样的行星系统的早期过程提供难得的一瞥，即使在银河系的最极端角落也是如此。