太陽系可能曾經歷同類相食的殘酷歷史

通過流體力學計算模擬引力不穩定拱星盤
恆星是從一團旋轉中的星際氣體塵埃雲中經重力收縮而誕生的。在落入恆星而成為恆星的一部分之前,絕大部分的氣體塵埃雲物質會因角動量守恆之故而環繞在恆星周圍,形成一個拱星盤(circumstellar disk)。而後物質慢慢地由拱星盤傳遞至恆星上,恆星質量逐漸增長。不過,有最新研究指出:恆星累積物質的過程可能並不穩定,如同以前曾有天文學家推測過的,是藉由一系列劇烈事件成長,而這些劇烈事件往往會讓這顆恆星的亮度陡然增加。位在獵戶座方向的獵戶座FU星(FU Orionis)這顆年輕恆星便是這類原型範例,其亮度可在一年內增加二百五十倍之多,而且這樣的亮度持續了整整一世紀仍不墜。

其中一個解釋這樣亮度陡增的機制的理論,是十年前由奧地利維也納大學(Vienna University)愛德華·沃羅比約夫(Eduard Vorobyov)與加拿大西安大略大學(University of Western Ontario)Shantanu Basu所提出。他們認為:恆星之所以會陡然增亮,是因為年輕恆星周圍龐大的氣體盤因重力不穩定而分裂,這些濃厚的氣體團塊後來邊繞恆星公轉邊落往恆星表面;就像將木料丟進壁爐裡一樣,這些氣體團塊的堆壘等於為恆星新添了燃料,它們所釋出的多餘能量能讓年輕恆星增亮數百至數千倍。在每次氣體團塊堆壘至恆星表面的時候,恆星約每十天會消耗一個地球質量的物質來轉換成能量。在此之後,年輕恆星會再等待數千年,直到另一次氣體盤分裂、旋近與堆壘的事件發生。

歐洲南方天文台(European Space Observatory,簡稱 ESO)的呂浩宇(Hauyu Liu,原任中研院天文所研發替代役)利用日本設置在夏威夷的8.2米昴宿星團望遠鏡(Subaru Telescope)等可見光/紅外線大型望遠鏡進行高解析偏振觀測,首度發現能符合氣體盤分裂模型所預測的關鍵特徵:有四顆年輕恆星在亮度暴增階段,其周圍有大尺度臂狀與弧狀結構環繞,其中便包含獵戶座FU星在內。

沃羅比約夫表示:這很可能是解開恆星和行星如何形成與演化的關鍵步驟之一,如果我們能證明絕大部分的恆星都會經歷這樣的氣體盤重力不穩定導致亮度暴增的事件,那將意味著我們的太陽也有數次這樣的經歷,而現存的太陽系巨行星們都是這類事件的倖存者。

【圖、文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁】

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