天文学家观察年轻星RY Tau周围可能存在的行星形成盘

作者:衡慑

<p>图1:艺术家对与RY Tau的原行星盘相关的“蓬松”层的演绎,包括来自恒星的喷气机虽然像RY Tau这样的典型年轻恒星经常与喷气机有关,但在HiCIAO观测中它们目前不可见(图片来源:NAOJ)天文学家使用斯巴鲁望远镜观察年轻恒星RY Tau周围的圆盘,发现磁盘上方的“蓬松”层似乎是早期恒星和磁盘开发阶段的残余材料国际团队作为斯巴鲁望远镜(SEEDS)项目的系外行星和磁盘战略探索成员的天文学家使用斯巴鲁望远镜的斯巴鲁新一代自适应光学(HiCIAO)高对比度仪器来观察年轻恒星RY Tau(Tauri)周围的磁盘该团队对磁盘的分析表明,其上方的“蓬松”层是造成红外图像中观察到的散射光的原因</p><p>详细比较来自磁盘的散射光的计算机模拟显示,当尘埃和气体落到磁盘上时,这层似乎是恒星和磁盘开发早期阶段的剩余材料自2009年以来,为期五年的SEEDS项目(注)我们专注于系外行星的直接成像,即我们太阳系外的行星轨道恒星,以及目标总数为500颗星的圆形行星形成,这是一个令人兴奋和活跃的天文研究领域,长期以来吸引了许多科学家的尘埃和气体磁盘围绕年轻恒星旋转是特别令人感兴趣的,因为天文学家认为这些是行星形成的地方 - 在这些所谓的“原行星盘”中由于年轻恒星和圆盘出生在分子云,巨大的尘埃和气体云中,尘埃的作用成为了解行星形成的重要特征;它不仅与岩石,类地行星的形成以及类似木星的巨行星的核心有关,而且与月亮,行星环,彗星和小行星的形成有关</p><p>作为SEEDS项目的一部分,现有的研究小组使用安装在斯巴鲁望远镜上的HiCIAO来观察年轻恒星周围可能的行星形成盘RY Tau这颗恒星距金星座大约460光年远,大约有五十万年的历史</p><p>圆盘半径约为70 AU(100亿公里),比我们太阳系中海王星的轨道大几倍天文学家已开发出强大的仪器来获取原行星盘的图像,而Subaru望远镜的HiCIAO就是其中之一HiCIAO使用掩模阻挡中央恒星的光线可能比它的圆盘亮一百万倍它们可以观察到从圆盘表面反射出来的恒星的光线散射的光线会显示出来的光线</p><p>磁盘表面非常小,难以观察,即使使用大型望远镜也是如此</p><p>观察者使用HiCIAO和188元自适应光学系统来减少地球大气层的模糊效应,使图像更清晰这个团队成功捕获与RY Tau盘相关的近红外图像(165μm)与许多其他原行星盘不同,盘发射偏离恒星中心(图2,左)与较长波长观测相反,与磁盘中板相关联,来自磁盘表面的近红外,散射光产生了这种偏移(图2,右),它提供了有关磁盘垂直结构的信息</p><p>图2 :(左)一个图像RY Tau附近的近红外线(165μm),使用HiCIAO冠状图的特殊模式,偏振强度图像这种类型的观察对于与散射光相关的微弱发射是首选在行星形成盘周围,因为来自更明亮的恒星的光线较少颜色表明发射的强度(蓝色,黄色和红色从暗到亮)望远镜光学中的一个冠状面具阻挡中心恒星,其中在中心标记的位置白色椭圆显示盘的中平面的位置,在毫米波长处观察到近红外线中观察到的散射光与更密集的毫米盘相比偏移到图像的顶部(右)示意图观察到的红外光 来自恒星的光散射在上部灰尘层中,它使观察到的光从中平面偏移(图片来源:NAOJ)结构垂直于圆盘表面的变化更难以研究,因为很少有好例子因此,这个图像提供的垂直结构信息有助于理解行星的形成,这在很大程度上取决于盘的结构,包括螺旋和环等结构,以及高度</p><p>图3:计算机模拟RY Tau的灰尘散射颜色表示模拟光通量的强度(蓝色,黄色和红色表示微弱亮度)白色轮廓显示使用斯巴鲁望远镜的HiCIAO观察到的图像此模拟光盘有一个蓬松层的圆盘并与之紧密匹配形状和亮度的图像(图片来源:NAOJ)团队对散射光进行了大量的计算机模拟,对于具有不同质量,形状和形状的磁盘灰尘(图3)他们发现散射光可能与光盘的主表面无关,这是散射光图像的常见解释(图4a)相反,观察到的红外发射可以解释如果发射与蓬松的上层有关,上层几乎透明且不完全透明(图4b)该团队估计该层中的尘埃质量约为地球月球质量的一半</p><p>图4:原行星结构的示意图磁盘磁盘在毫米波长处是透明的,因此,观察到的毫米波发射与最密集区域(中平面)相关联</p><p>相比之下,即使在上层,磁盘在红外线中也是不透明的</p><p>研究人员通常认为近在咫尺 - 红外发射是由于来自其表面的散射光,如图(a)图(b)显示通过本研究修订的RY Tau示意图在两层之上还有另一层(a)该层在近红外线几乎是透明的,但并非完全透过团队得出结论,使用斯巴鲁望远镜的HiCIAO观测到的散射发射主要是由于该层中的散射造成的(信用:NAOJ)为什么观察到蓬松层在这个磁盘中,但在许多其他可能的行星形成盘中没有</p><p>该团队怀疑这层是在形成的早期阶段落到恒星和圆盘上的尘埃的残余</p><p>在大多数恒星中,与RY Tau不同,这一层在恒星形成的这个阶段消散,但是RY Tau可能仍然有它因为它的年轻它可以作为一个特殊的安慰者来加热婴儿行星出生在那里的盘内部这可能会影响在这个系统中诞生的行星的数量,大小和组成阿塔卡马大毫米/亚毫米波阵列(ALMA)是一种极好的国际毫米/亚毫米望远镜,很快将对原行星盘进行广泛的观测,这将使科学家能够直接观察盘中平面上正在进行的行星形成</p><p>通过比较SEEDS和ALMA观测结果,科学家可能能够了解行星如何形成的细节,几个世纪以来引发了令人着迷的问题注:SEEDS项目于2009年开始,为期五年,使用120观察斯巴鲁望远镜的夜晚,位于夏威夷岛莫纳克亚山顶,该项目的目标是探索数百颗附近的恒星,以直接拍摄太阳系外行星和原生星球/碎片盘,这些星盘环绕着不那么大质量的恒星</p><p> Sun首席研究员Motohide Tamura(东京大学和NAOJ)领导项目出版物:Michihiro Takami等人,“RY Tau周围原行星盘的高对比度近红外成像偏振测量”,2013,ApJ,772,145; doi:101088 / 0004-637X / 772/2/145 PDF研究复制:RY Tau周围原行星盘的高对比度近红外成像偏振光源:斯巴鲁望远镜图像:NAOJ致谢:本研究部分得到了支持下列:....