「旋轉木馬」和「摩天輪」只在童話裡?雙星系統中居然也有

2020-12-05 科技工作者之家

這幅藝術家創作的印象畫表現的是一個雙星系統以及其周圍環繞的塵埃盤。

據美國「科學日報網」(ScienceDaily.com)1月14日消息,英國皇家學會大學(Royal Society University)研究員、英國華威大學(University of Warwick)物理系的Grant M. Kennedy博士所領導的國際天文學家小組在《自然·天文學》雜誌同日刊發研究論文稱,他們最近發現並證實了第一個塵埃盤翻轉越過中心兩顆恆星所在軌道平面的雙星系統。他們藉助南美洲的阿塔卡馬射電望遠鏡陣列(ALMA)獲得了這個具有小行星帶規模的塵埃盤的高解析度圖像。

據觀察,整個塵埃盤系統呈現出非同尋常的景象:一個厚厚的氣體塵埃環在與雙星運行軌道成直角的平面上旋轉。到目前為止,這種天體運行機制只存在於天文理論家們的頭腦中,而這一發現不僅證明了這種類型的直角塵埃盤是現實存在的,而且甚至可能還比較普遍和常見。

Kennedy博士介紹道:「幾乎在所有的新生恆星周圍都能觀測到富含氣體和塵埃的圓盤,我們已經知道在圍繞單一恆星運行的塵埃盤中,有三分之一的塵埃盤可以孕育生成行星——其中一部分行星的自轉平面最終會與恆星的自轉平面不一致。因此,我們一直在猜想,圍繞雙星運行的行星是否也可能存在類似的情況。在理論上,如果在動力學推理過程中劍走偏鋒,那麼所謂的「(行星)兩極失調」現象應該也是可能的。然而,直到現在,我們才真正獲得證據表明,生成這些行星且兩極失調的塵埃盤確實存在。

Kennedy博士的團隊首先利用ALMA來確定該雙星系統中氣體塵埃環的方向。其次,之前通過對恆星之間的運動相互關係進行量化觀測已經獲知了這兩顆雙星的運行軌道方向。最後,通過結合以上兩部分信息,他們便能夠確定該塵埃環與一個嚴格意義上的直角平面軌道是一致的。換句話說,這就意味著在一個平面上、相互環繞運行的兩顆恆星就好似旋轉木馬上兩匹繞圈的木馬一樣,而環繞這兩顆恆星的塵埃盤則與它們的軌道平面成直角,就像一個以旋轉木馬為中心公轉的巨型摩天輪。

甘迺迪博士補充道:「也許這一發現最令人興奮的地方在於,這個塵埃盤展示出的一些特徵與我們認為是圍繞單個恆星的塵埃盤中塵埃增長的特徵是相同的。」我們認為,這至少意味著行星的形成過程也可以在這些環繞雙星的直角塵埃盤中開始。如果行星形成過程的其他部分也能夠發生,那麼宇宙中就可能存在著一大批還未被發現的這類與雙星平面不一致的行星,以及科學家需要研究這些星球上某些奇怪的季節變化現象。比如,在地球上,當我們繞太陽運行時,全年季節都在變化,而雙星系統中垂直平面上的行星上的季節也會隨著不同緯度在雙星軌道上接收到或多或少的光照而變化。

該論文的共同作者、澳大利亞莫納什大學天體物理中心(Monash University's Centre for Astrophysics,簡稱MoCA)和物理與天文學院的Daniel Price博士補充道:「我們曾經認為其他行星系統的形態會和我們的太陽系是一致的;所有的行星會圍繞同一顆恆星朝同一方向公轉。然而,在這些新圖像中,我們看到了一個圍繞兩顆恆星旋轉的氣體塵埃盤。令人同樣驚訝的是,塵埃盤的軌道與兩顆恆星的軌道成直角。更令人難以置信的是,我們觀察到還有另外兩顆恆星繞著這個塵埃盤運行。因此,如果有行星在這個位置誕生,那麼(從該星球上看)天空中就會有四個太陽!」

編譯:朱明逸

審稿:西莫

責編:南熙

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