一团尘埃和气体云围绕着 1,300 光年外的新生恒星系统旋转,就像我们从未见过的行星形成盘一样。 它由三个环组成,包裹着三颗恒星——所有三个环都有不同的方向,最里面的环与其他两个环严重错位。
这是第一个直接证据表明这种错位(称为“椎间盘撕裂”,并在建模中预测)可能在野外发生。
但是,尽管阿塔卡马大型毫米亚毫米阵列(ALMA)对该系统进行了迄今为止最详细的观测,但仍不清楚圆盘撕裂到底是如何发生的。
该系统名为 GW Orionis,位于猎户座,距离我们约 1,300 光年。 它由两颗恒星组成,锁定在彼此围绕的轨道上,距离大约为一天文单位(地球和太阳之间的平均距离),第三颗恒星绕着这对恒星运行,轨道偏离了八个天文单位的距离。
在这三颗恒星周围,巨大的尘埃和气体原行星云在搅动,这些环距离系统中心分别为 46、185 和 340 个天文单位。
这个外环是我们在原行星系统中见过的最大的。 相比之下,冥王星与太阳的平均距离为 39.5 个天文单位。
顾名思义,原行星盘是围绕恒星形成行星的材料。 首先,恒星需要在恒星苗圃中形成和生长。 原恒星云中的物质结在重力作用下塌陷并开始旋转。 这会形成一个巨大的气体和尘埃盘,并注入正在生长的恒星中。
当这个形成过程完成时,圆盘中的剩余物质开始聚集在一起,最终形成行星和其他小天体。 这就是为什么在像太阳系这样的行星系统中,行星和岩石带或多或少沿着一个平面排列,围绕恒星的赤道运行。
然而,在多恒星系统周围,行星平面常常与其恒星的轨道不对齐。 研究多个恒星系统周围的原行星盘可以帮助我们了解这种错位是如何发生的。
猎户座 GW 的原行星盘奇怪的错位现象是在 2017 年的 ALMA 观测中首次发现的。
ALMA 观测(左)和 VLT(右)。 (ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)、ESO/埃克塞特/克劳斯等。)
“我们惊讶地发现内环严重错位,”said astronomer Jiaqing Bi加拿大维多利亚大学的教授。 “但阿尔玛在圆盘气体中测量到的扭曲图案证实了圆盘中的奇怪扭曲。”
第二组天文学家也使用 ALMA 和欧洲南方天文台的甚大望远镜进行了更仔细的观测。
“在我们的图像中,我们看到外盘上内环的阴影,”天文学家斯特凡·克劳斯说英国埃克塞特大学的教授。
“同时,ALMA 使我们能够测量投射阴影的环的精确形状。结合这些信息,我们可以得出未对准的环和扭曲的磁盘表面的三维方向。”
幸运的是,虽然这种错位最近才被发现,但猎户座长波自 2008 年以来就一直受到监测,系统中的第三颗恒星是2011年发现。 这为研究人员提供了几年的数据来重建系统的轨道。
通过对该系统进行 3D 计算机模拟,克劳斯和他的团队发现,恒星沿不同平面的相互冲突的引力影响能够产生猎户座 GW 中看到的明显的圆盘撕裂。
但毕和他的团队发现,恒星轨道恶作剧的引力效应本身不足以产生观察到的环。
“我们的模拟表明,仅来自三合星的引力无法解释观察到的巨大错位。我们认为这些环之间存在行星才能解释为什么圆盘被撕裂。”天文学家尼恩克·范德马雷尔说维多利亚大学的。
“这颗行星很可能在当前内环和外环的位置留下了尘埃间隙并破坏了圆盘。”
如果存在这样一颗行星,那将是我们发现的第一颗绕三颗恒星运行的行星——但当然,现在做出这样的断言还为时过早。 未来对该系统的观察正在进行中,以尝试解决这个令人着迷的难题。