恆星爆發讓天文學家首次看見雪線

畫家筆下新生恆星獵戶V883發現的雪線
在行星正開始形成的原行星盤上,當溫度和壓力低到足以使水冰形成時,這在盤上形成一過渡地帶叫做「雪線」(snow line)。新生恆星獵戶 V883最近因為爆發,讓天文學家首度觀測到原行星盤上的這道「雪線」。

原行星盤因亮度驟增,以快如閃電速度加熱了內側行星盤,因此,(由水所形成)雪線向外推移,且較平常位置被外推得很遠,天文學家剛好有機會在使用阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列(簡稱ALMA)時,觀測這個雪線。大多數雪線在一般正常情況下,是過於靠近恆星而無法直接觀測得到,甚至連ALMA超高的角解析力也莫之奈何。

一般而言,在距離類太陽新生恆星三個天文單位的半徑範圍以內,水分子會蒸發成氣態而無法凍結成冰,超出這個──我們稱之為雪線──的範圍外,由於壓力極低,水會在塵埃顆粒和其他粒子上直接由氣態形成一層薄冰。(天文單位即日地平均距離,三個天文單位大約是四億五千萬公里。)

然而,獵戶 V883發生強大爆發,短時間內突然把雪線向外推出四十個天文單位(約六十億公里),相當於太陽系中冥王星的公轉軌道。

雖然獵戶 V883質量只比太陽多三成,但近來由於物質落在這個恆星表面上而引起爆發,使得它目前亮度和溫度達到太陽的四百倍。

從行星如何形成,乃至於地球上的生命如何育成,「新生恆星周圍的水冰分佈資料」為我們取得極關鍵的知識:由於在新生恆星的原行星盤上,新行星正在形成,所以,透過ALMA觀測能告訴我們的是,水冰分布會出現在原行星盤的哪一階段、會發生於盤面上的哪裡。來自普林斯頓大學的論文共同作者之一朱照寰認為此觀測結果的重要意義在於,天文學家證明了在太陽以外的其他恆星周圍,有主導行星形成的「冰凍區」之存在,這次取得的是「直接證據」。

【圖、文:節錄自中央研究院天文及天文物理研究所網頁】

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