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地表最強天文台ALMA發威 找到最年輕行星搖籃

 

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清華天文學家使用世界最大的毫米波望遠鏡 ALMA

發現最年輕的原始行星盤

 

圍繞在『原始恆星』周圍的『原始行星盤』是行星形成的場所,然而『原始行星盤』在何時以及如何形成仍然是一個懸而未決的謎。

太陽系內的所有物質都遵守著『克卜勒定律』,亦即離太陽較近的內行星繞太陽的速度比離太陽較遠的外行星快。若是圍繞在原始恆星周圍的盤狀物內的物質也遵守克卜勒定律,這樣的盤狀物我們就稱為『克卜勒盤』。天文學家相信『克卜勒盤』內的物質運行在穩定軌道上,最終會有行星生成。因此找到深藏在分子雲內的原始恆星周圍的『克卜勒盤』,將會使我們對早期階段行星形成的過程有深入了解。

由德國馬克斯暜朗克外太空研究所博士生穆美蓉Nadia Murillo和清華大學天文研究所賴詩萍副教授所領導的團隊[1]最近使用全世界最大的次毫米波陣列ALMA 望遠鏡發現了迄今為止觀測到的最年輕的『原始行星盤』,而且它的年齡比大多數的理論預測還年輕!

穆美蓉同學與賴詩萍副教授使用ALMA觀察位於『蛇夫座Rho星恆星形成雲』內的三重原始恆星系統VLA1623[2]。他們觀察到三重星的主星VLA1623A尚在恆星形成相當早期的階段且包裹在厚厚的灰塵與氣體中,更重要的是VLA1623A的被一個盤狀結構包圍。利用ALMA 的強大的解析度,他們得以分析盤狀結構內的氣體運動,確認此盤狀結構為『克卜勒盤』,大小大約為海王星軌道半徑的五倍[3]。使用克卜勒定律他們計算出中心的原始恆星質量只有太陽質量的 0.2 倍,顯示VLA1623A相當的年輕並且仍在成長。先前的理論模型及模擬預測『克卜勒盤』無法在恆星形成的早期階段形成。然而 VLA1623A具有一個相當大的『克卜勒盤』的發現證明事實並非如此,因此其它因素可能在『克卜勒盤』的形成中發揮作用。最近有些研究建議"不平行的磁場和旋轉軸""盤狀結構中的亂流"可以促使『克卜勒盤』在恆星形成的早期形成,而其大小可超過100倍的地球軌道半徑。最近的觀測證據顯示,幾乎所有的星球,包括多重星,都至少含有一個行星,這顯示自然界會找到形成行星的方法,這與我們觀察的結果吻合。

補充說明

阿塔卡瑪大型毫米波及次毫米波陣列Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,簡稱ALMA由歐洲、北美、東亞與智利共和國合作建造的國際天文設施。ALMA的經費來源包括三部分:歐洲地區由歐洲南方天文台ESO支持;北美地區為美國國家科學基金會NSF、加拿大國家研究理事會NRC、與台灣國家科學委員會NSC; 東亞地區則為日本國家自然科學研究院NINS和台灣中央研究院AS ALMA的建設和運營是由歐洲南方天文台代表歐洲,美國的國家電波天文台NRAO代表北美,以及日本的國立天文台NAOJ代表東亞。聯合ALMA天文台 JAO提供天文台的建造、營運、及操作的統一領導和管理。

此研究結果發表在20131213日的天文學和天體物理學學報 Astronomy and Astrophysics Journal,並為由編輯選為當期學報之重點文章。文章標題為"A Keplerian disk around a Class 0 source: ALMA observations of VLA1623A"http://www.aanda.org/index.php?option=com_content&view=article&id=987&Itemid=292研究小組成員包括: 穆美蓉馬克斯普朗克外太空物理研究所,德國加興[MPE]、賴詩萍國立清華大學天文研究所,台灣新竹S. Bruderer MPED. Harsono萊頓天文台,萊頓大學,荷蘭E. F. van Dishoeck 萊頓天文台; MPE

附註:

 [1] ALMA 觀測數據是由穆美蓉和賴詩萍透過東亞的合作關係取得,當時穆美蓉在國立清華大學天文所攻讀碩士,賴詩萍為其指導老師。

[2] ALMA 新聞稿中Jorgensen的蛇夫座紅外線衛星(WISE)影像

http://alma.mtk.nao.ac.jp/j/news/files/editor/eso1234c.jpg

 [3] 海王星繞太陽的軌道半徑大約是地球的30

 

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