冷塵埃環指出巨行星存在

新生恆星Sz91的冷塵埃環
稀疏水滴順著水溝流,最後一定不會蓄存水量。不過如果試著在水溝裡做個「擋水牆」障礙,結果,一滴滴的水將開始慢慢累積,這是因為水滴一直增加又沒有地方可以排出去的結果。

在新生恆星Sz91的氣體塵埃環上,出現與此類似的情形,那裏正在屯積的是塵埃粒子。由阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波射電望遠鏡陣列(Atacama Large Millimeter Array,簡稱 ALMA)觀測所看到的這個現象,說明這個新生恆星已有環繞它的大行星。

在環繞著新生恆星Sz91的盤上有氣體微塵,ALMA其實沒辦法看見,不過塵埃顆粒尺寸大如沙粒一樣時,塵埃在毫米及次毫米波段所發出的輻射,由ALMA望遠鏡的66座天線超強視力,可以看得到。這些塵埃需費力才能穿過盤上氣體,因此,其速度應該會漸漸減緩、朝內盤旋,直到塵埃也成為恆星一部分。塵埃顆粒從盤的外圍朝內側遷移,過程和在排水溝裡涓涓細流的水滴類似。

但若有行星形成於盤的內側時,由於行星重力會清掃氣體,那就在盤上闢出一塊空洞區域,這時,塵埃顆粒的前進因沒有氣體阻擋,所以速度不會減緩,也不會向內盤旋,反而會一直停留在空洞的外緣。某種意義上說,空洞就像個「擋水牆」一樣的障礙物,阻隔塵埃顆粒靠近恆星,無法繼續由外向內遷徙。

由於新塵埃顆粒持續由外圈抵達,在擋水牆邊緣漸漸累積,這和順著水溝流的水滴碰到擋水牆時一樣。結果在靠近恆星盤中心的空洞區外沿製造出一圈塵埃顆粒稠密度略高於其他地方的塵埃環。

ALMA在圍繞於新生恆星Sz91盤面上所觀察到的就是這樣的情景。盤中心顯然有洞,巨型行星已經形成。經由ALMA觀測新生恆星Sz91的結果,我們得知塵埃粒子如何遷徙,行星和盤之間如何交互作用。

有趣的是,塵埃顆粒積累,結果可能會形成其他行星!比起盤裡的其他位置,在這個稠密度較高的塵埃環裡的顆粒彼此靠得更近,讓他們更易於開始積累成較大的天體。

【圖:阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波射電望遠鏡陣列;文:節錄自台北天文館之網路天文館網頁;新聞訊息由林景明提供】

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