Alma“尘埃陷阱”观察解决行星形成神秘

这位艺术家的印象显示了系统OPH-IRS 48中的灰尘陷阱。灰尘陷阱为光盘中的微小岩石提供了一个安全的避风港，让他们聚集在一起并增长到尺寸，让他们自己生存。

使用Atacama大毫米/亚颌骨阵列（ALMA），天文学家观察了一个叫做OPH-IRS 48的系统中的灰尘陷阱，其中灰尘谷物被捕获，并且通过碰撞和粘在一起可以长得更大。

天文学家已经在一颗年轻明星周围成像的区域，其中灰尘颗粒可以在一起挤在一起。这是第一次清楚地观察和建模这种灰尘陷阱。它解决了一个关于圆盘中的尘埃粒子如何生长为较大尺寸的长期谜团，使得它们最终可以形成彗星，行星和其他岩石体。结果将于2013年6月7日的杂志上公布。

天文学家现在知道其他恒星周围的行星很丰富。但他们并没有完全理解它们的形式，以及彗星，行星和其他仍然是谜团的形成的许多方面。然而，利用ALMA的力量的新观察现在回答了最大的问题之一：围绕一颗年轻明星的圆盘中的小颗粒在较大且较大 - 最终变得瓦砾，甚至巨大的巨石大小？

计算机模型表明，当它们碰撞并粘在一起时，灰尘颗粒生长。然而，当这些更大的谷物以高速再次碰撞时，它们通常被粉碎到碎片并送回方形。即使这不会发生这种情况，模型也表明，由于灰尘和天然气之间的摩擦，较大的谷物会很快向内移动，并且落在他们的父母星上，没有机会进一步发展。

本艺术家的渲染显示了围绕OPH-IRS 48系统的灰尘盘中不同大小的粒子的行为。颗粒的直径毫米毫米往往会在一个安全的避风港中聚集在一起，使它们甚至可以进一步生长，最终形成巨石然后彗星。

不知何故，灰尘需要一个安全的避风港，在那里粒子可以继续生长，直到它们足够大以存活自己的[1]。已经提出了这种“灰尘陷阱”，但现在没有观察结果。

荷兰莱顿天文台的博士学位，德国天文台的博士van der Marel以及本文的领先作者以及与她的同事一起使用Alma，研究了一个名为OPH-IRS 48 [2]的系统中的光盘。他们发现，这颗恒星被一群气环圈在一个有一个由一个看不见的星球或伴星创造的中央孔。使用ESO非常大的望远镜的早期观察已经表明，小型灰尘颗粒也形成了类似的环结构。但是，发现较大的毫米尺寸粉尘颗粒的新alma视图非常不同！

“首先，图像中的尘埃的形状是对我们来说完全惊喜，”Van der Marel说。“而不是我们预期的戒指，我们发现了一个非常明确的腰果形状！我们不得不说服自己，这个功能是真实的，但Alma观测的强烈信号和锐度毫无疑问。然后我们意识到我们发现了什么。“

来自Atacama大毫米/亚颌骨阵列（ALMA）的注释图像，显示了围绕系统OPH-IRS 48的盘中的灰尘陷阱。灰尘陷阱为光盘中的微小灰尘颗粒提供了一个安全的避风港，使它们能够聚集在一起并增长尺寸，使他们能够自己生存。绿色区域是灰尘陷阱，较大的粒子积聚。海王星轨道的大小如左上角所示，以显示规模。

发现的是一个捕获更大的灰尘谷物的地区，并且通过碰撞和粘在一起可以增大更大。这是一个尘埃陷阱 - 只是理论家正在寻找什么。

随着van der Marel解释说：“我们很可能看着一种彗星工厂，因为条件是颗粒从毫米到彗星尺寸生长的权利。灰尘不太可能在距离星的距离形成全尺寸的行星。但在不久的将来，阿尔玛将能够观察到他们的父母星的灰尘陷阱，同样的机制在工作。这种尘埃陷阱真的是新出生的行星的摇篮。“

灰尘陷阱形式较大的灰尘颗粒在高压区域的方向上移动。计算机建模表明，这种高压区域可以源自气孔边缘处的气体的运动 - 就像在该盘中发现的那样。

此计算机仿真显示了当大规模的行星与年轻明星周围的圆盘交互时，如何形成涡流。它表明，当存在一个星球时，气体密度如何发展，众多距离中央恒星的地球太阳距离的20倍的群众。在间隙的外边缘产生大规模的涡旋，可以居住超过1000个星球的轨道。该涡流可以捕获毫米尺寸的粒子百万多年时间尺寸，并解释在OPH-IRS 48周围的圆盘中的ALMA观察到的高对比度结构。

“德国海德堡理论天体物理学研究所的Cornelis dirlemond表示，德国海德伯格理论天体物理学研究所表示，”建模工作和高质量观测的组合成为一个独特的项目“。 。“在获得这些观察的时间左右，我们正在研究预测这些结构的模型：非常幸运的巧合。”

在Alma阵列仍在构建时，进行了观察结果。它们利用ALMA频段9接收器[3] - 欧洲制造的设备，允许ALMA创建其到目前为止的图像。

“这些观察结果表明，Alma能够提供转型科学，即使在使用中的完整阵列的少于一半，”Leiden天文台的Ewine Van Dangoeck表示，莱顿天文台曾经是Alma项目的主要贡献者超过20年。“频段9中的敏感性和图像清晰度的令人难以置信的跳跃使我们有机会以之前不可能的方式研究行星形成的基本方面。”

检测这个“尘埃陷阱”解决了一个长期的谜团：尘埃颗粒如何总结形成行星，彗星和其他岩石体。Esocast 58深入陷入灰尘陷阱，探索这款彗星工厂的作品。

笔记

[1]尘埃陷阱的原因，在这种情况下，盘的气体中的涡流，有数千年的典型生活跨度。即使当灰尘陷阱停止工作时，陷阱中积累的尘埃也将花费数百万年来分散为尘粒而提供更大的灰尘。

[2]名称是找到系统的星形区域的星座名称的组合，其中源的类型，因此OPH代表OPHIUCHUS（蛇持票人）的星座，IRS代表红外源。从地球到OPH-IRS 48的距离约为400光年。

[3] Alma可以在不同的频带中观察。带9，以约0.4-0.5毫米的波长运行，是到目前为止提供最锋利的图像的模式。

出版物：Nienke Van der Marel，等，“过渡盘的主要不对称灰尘陷阱，Science 2013年6月7日：卷。 340号。 6137 PP 1199-1202; DOI：10.1126 / Science.1236770

图像：ESO / L。Calçada; Alma（ESO / Naoj / Nrao）/ Nienke Van der Marel