ALMA阵列望远镜的意外发现有助于原行星的搜索

2023年07月05日 17:24 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

利用ALMA观测站,研究年轻恒星HD 169142周围的原行星盘的科学家发现了原行星的强烈化学证据,为探测和研究这些天体提供了一种新的方法。ALMA设施探测到一硫化硅,表明是一颗气态巨行星的原行星,为了解原行星化学提供了一个新的视角。

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位于人马座的年轻恒星HD 169142是一颗巨大的原行星的宿主,它被嵌入到尘埃丰富的原行星盘中。这幅艺术家的概念图显示,这颗类似木星的行星与附近的分子气体相互作用并加热,推动了几条发射线的流出,包括那些来自冲击追踪的分子,如SO和SiS,以及常见的12CO和13CO。

科学家们利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)研究一颗年轻恒星周围的原行星盘,发现了迄今为止关于原行星形成的最令人信服的化学证据。这一发现将为天文学家提供一种在不可能进行直接观测或成像时检测和描述原行星的替代方法。这些结果将发表在即将出版的《天体物理学杂志通讯》上。

HD 169142是一颗年轻的恒星,位于人马座,由于它有一个巨大的、富含灰尘和气体的环星盘,几乎可以正面观看,所以引起了天文学家的极大兴趣。在过去的十年中,已经确定了几个候选的原行星,今年早些时候,列日大学和莫纳什大学的科学家证实,其中一个候选的原行星--HD 169142 b--事实上是一个巨大的类似木星的原行星。

在对ALMA(美国国家科学基金会的国家射电天文台NRAO,是一个国际合作组织)的档案数据的新分析中所揭示的发现,现在可能使科学家更容易探测、确认并最终描述在年轻恒星周围形成的原行星。

"当我们在亚毫米波长下观察HD 169142和它的圆盘时,我们发现了这个最近被证实的气态巨行星原行星的几个引人注目的化学特征,"哈佛大学和史密森学会天体物理学中心的天文学家查尔斯-劳说,他是这项新研究的主要作者。"我们现在已经确认,我们可以使用化学特征来弄清楚在年轻恒星周围的星盘中可能形成什么样的行星。"

研究小组关注HD 169142系统,因为他们认为HD 169142 b巨型原行星的存在很可能伴随着可探测的化学特征,而且他们是对的。Law的团队检测到了一氧化碳(12CO和它的同位素13CO)和一氧化硫(SO),这些物质之前已经被检测到,并被认为与其他星盘中的原行星有关。

但是,研究小组也首次检测到了一硫化硅(SiS)。这是个惊喜,SiS的发射可以被ALMA探测到的前提条件是硅酸盐必须从附近的尘埃颗粒中释放出来,这是由高速运行的气体引起的巨大冲击波,这种行为通常是由巨大的原行星驱动的外流造成的。

Law说:"SiS是一种我们以前从未在原行星盘中见过的分子,更不用说在巨型原行星附近了。对SiS发射的探测让我们眼前一亮,因为它意味着这颗原行星必须在周围的气体中产生强大的冲击波。"

有了这种检测年轻原行星的新化学方法,科学家们可能会打开一扇关于宇宙的新窗口,并加深他们对系外行星的理解。原行星,特别是那些仍然嵌入其母体环星盘中的原行星,如HD 169142系统,提供了与已知系外行星群的直接联系。

Law说:"系外行星有巨大的多样性,通过使用ALMA观测到的化学特征,这给我们提供了一种新的方式来了解不同的原行星是如何随时间发展的,并最终将它们的特性与系外行星系统的特性联系起来。"

"除了为用ALMA猎取行星提供一个新的工具外,这一发现还开启了许多我们以前从未见过的令人兴奋的化学现象。随着我们继续调查年轻恒星周围的更多星盘,我们将不可避免地发现其他有趣但未曾预料到的分子,就像SiS。诸如此类的发现意味着,我们对与原行星环境相关的真正的化学多样性只是刚刚触及表面。"

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