ALMA提供了Fomalhaut碎片盤的第一張完整圖像

利用阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)，天文學(xué)家制作了年輕恒星Fomalhaut周圍塵埃碎片環(huán)的第一個(gè)完整的毫米波長(zhǎng)圖像，并發(fā)現(xiàn)它內(nèi)部的碰撞外部的冰含量類似于彗星我們自己的太陽(yáng)系。

Fomalhaut是一顆年輕恒星，位于Piscis Austrinus星座，距離地球約25光年。

Fomalhaut也被稱為alpha Piscis Austrini和HD 216956，年齡為4.4億年，約為太陽(yáng)系年齡的十分之一，是僅有的二十個(gè)行星直接成像的系統(tǒng)之一。

早些時(shí)候ALMA對(duì)該恒星的觀測(cè) - 在2012年望遠(yuǎn)鏡仍處于施工階段時(shí)所拍攝的 - 僅顯示了大約一半的碎片盤。盡管該圖像僅僅是對(duì)ALMA初始功能的測(cè)試，但它仍然提供了關(guān)于磁盤的性質(zhì)和可能來(lái)源的誘人提示。

新的ALMA觀測(cè)結(jié)果可以非常完整地觀察這一發(fā)光的碎片帶，并且還表明它的冰冷內(nèi)容與太陽(yáng)系中的彗星之間存在化學(xué)相似性。

“ALMA給了我們一個(gè)完全成型的磁盤碎片的這個(gè)驚人的清晰的圖像，”梅雷迪思麥格雷戈博士，哈佛-史密森天體物理學(xué)中心和兩篇論文一個(gè)主要作者的天文學(xué)家在接受出版說(shuō)天體物理學(xué)雜志描述這些觀察結(jié)果。

“我們終于可以看到明確定義的磁盤形狀，這可能會(huì)告訴我們很多關(guān)于其高度獨(dú)特外觀的基礎(chǔ)行星系統(tǒng)。”

正如新的ALMA圖像所揭示的那樣，一條約20億公里寬的冰冷塵埃帶已形成距離恒星約200億公里。

“使用新的ALMA數(shù)據(jù)和詳細(xì)的計(jì)算機(jī)建模，我們能夠計(jì)算出磁盤的精確位置，寬度和幾何形狀。這些參數(shù)證實(shí)，這種狹窄的環(huán)很可能是通過(guò)系統(tǒng)中行星的重力影響產(chǎn)生的，“該團(tuán)隊(duì)第一篇論文的第一作者M(jìn)acGregor博士說(shuō)。

新觀察也是第一個(gè)明確表現(xiàn)出“震蕩發(fā)光”的觀點(diǎn)，這是麻省理工學(xué)院研究員瑪格麗特潘在2016年的一篇論文中預(yù)測(cè)的，他也是新ALMA論文的合著者。

像所有具有細(xì)長(zhǎng)軌道的物體一樣，當(dāng)距離恒星最遠(yuǎn)時(shí)，F(xiàn)omalhaut盤中的塵埃物質(zhì)傳播得更慢。當(dāng)灰塵減慢時(shí)，它會(huì)堆積起來(lái)，在盤的較遠(yuǎn)部分形成更濃的濃度。ALMA可以將這些密集區(qū)域視為更亮的毫米波長(zhǎng)發(fā)射。

使用相同的ALMA數(shù)據(jù)集，但專注于空間分子自然發(fā)出的不同毫米波長(zhǎng)信號(hào)，該團(tuán)隊(duì)還在與碎片盤完全相同的位置檢測(cè)到大量的一氧化碳?xì)怏w。

“這些數(shù)據(jù)使我們能夠確定Fomalhaut周圍的一氧化碳和二氧化碳的相對(duì)豐度與我們太陽(yáng)系中彗星的相對(duì)豐度相同，”劍橋大學(xué)研究員兼首席作者LucaMatrà博士說(shuō)。在球隊(duì)的第二篇論文中。

“這種化學(xué)親緣關(guān)系可能表明這個(gè)行星系統(tǒng)的外部和我們自己的系統(tǒng)之間的彗星形成條件相似。”

研究人員認(rèn)為，這種氣體要么是從連續(xù)的彗星碰撞中釋放出來(lái)的，要么是比Hale-Bopp質(zhì)量高出幾百倍的超級(jí)巨星造成的。

在Fomalhaut周圍存在這個(gè)明確定義的碎片盤，以及其奇怪熟悉的化學(xué)反應(yīng)，可能表明該系統(tǒng)正在經(jīng)歷其自身版本的晚期重轟炸，這個(gè)時(shí)期大約40億年前地球和其他行星是常規(guī)的我們太陽(yáng)系的形成留下了大量的小行星和彗星。