發現恆星臍帶：首次從形成恆星的星雲外圍，觀察到物質傳送帶
2020-07-29 博科園天文學家首次從形成恆星的緻密星雲外圍觀察到傳送帶，功能猶如胎兒的臍帶一樣，該傳送帶直接在一對年輕的形成恆星附近沉積傳輸物質。馬克斯·普朗克地外物理研究所(MPE)和米利梅三角無線電研究所(IRAM)的科學家發現，傳送帶中的氣體運動，即所謂的「流光」，主要「服從」靠近原恆星核心最內部的引力。流光將大量的氣體和距離最近在恆星形成區域周圍母星雲中產生化學物質直接輸送到核心中心的年輕原恆星。
這些研究發現有力地證明了恆星形成周圍的大尺度環境，對小尺度原行星盤的形成和演化有重要影響，其研究發現發表在《自然天文學》期刊上。在恆星形成的總體圖景中，在一個更大更蓬鬆的分子雲內部形成了一個稠密而寒冷的區域(稱為包層)。雲層物質旋轉並向內流向包層的中心，那裡將誕生一顆未來的恆星，物質變得更加緻密，變得扁平的原行星盤。在原行星盤中心的年輕原恆星直接從原行星盤進食並獲得質量。
現在，天文學家首次在英仙座分子雲中觀察到了一條明亮的物質流，將包層的最外層連接到形成圓盤（原行星盤）內部區域。隨著流光被雙星系統消耗，幫助盤狀區域重新補給更多的物質，母星雲可以繼續幫助年輕原生恆星和它們原行星盤的生長。領導這項研究的馬克斯·普朗克地外物理研究所Jaime Pineda解釋說：原行星盤形成的數值模擬通常集中在單個原星系統上。
觀測將這一想法更進一步，通過研究化學上新鮮的物質流，從很遠的距離向下延伸到尺度上，預計在一對年輕的年輕原恆星周圍會形成一個圓盤。天文學家們利用北方擴展毫米陣列研究了年輕的PER-EMB-2原恆星雙星系統。該雙星系統在過去的觀測中表現出一些可變性或閃爍，暗示研究環境對小尺度恆星形成的影響可能是一個有趣目標。研究小組觀察了幾個分子，這使得天文學家能夠測量氣體運動，並發現沿著流光的物質流。
從包層外部區域向下大約10500AU的距離，氣體的位置和速度都與物質流從大到小自由下落的理論模型很好地匹配，證實了流光的動力學是由系統中密度最高的中心區控制。來自馬克斯·普朗克地外物理研究所的合著者多米尼克·塞古拉-考克斯說：理論和觀測並不經常如此清晰地匹配，我們很高興看到望遠鏡圖像試圖告訴我們的這種確認，對流入內核物質質量的估計在0.1到1個太陽質量之間。
這是形成密集恆星的緻密雲(大約3個太陽質量)中總質量的相當大一部分。傳輸帶確實必須在相對較短的時間內，從外層區域帶來化學上的新物質。在幾乎是自由落體的情況下，如此大的新物質儲藏庫被清晰地識別出來，這是值得注意的。這清楚地表明，新物質可能會塑造年輕恆星系統中氣體的形態和運動。生長和演化的原行星盤化學成分也將受到這一新現象的影響。
該團隊成員、馬克斯·普朗克地外物理研究所主任保拉·卡塞利(Paola Caselli)總結道：讓我們發現流光的分子有三個碳原子(HCCCN)，在行星組裝階段，這些碳原子將可用於富集有機化學(在走向生物前化合物的過程中)。這種將物質運送到中部地區的新方式對年輕盤的形成和生長方式具有重要影響。然而，目前尚不清楚在年輕恆星系統的演化過程中，這一過程會發生的頻率和時間有多長，因此需要對年輕原恆星進行更詳細的觀察。
博科園｜研究/來自：馬克斯·普朗克學會
參考期刊《自然天文學》
DOI: 10.1038/s41550-020-1150-z
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