目击行星在行动中形成：天然气“瀑布”揭示了年轻明星周围的婴儿行星

艺术家的气体印象如瀑布进入一个原始圆盘隙，这是由婴幼儿行星引起的。

首次使用ALMA的天文学家在行星成形盘中目睹了气体的3D运动。在一个名为HD 163296的磁盘周围的磁盘的三个位置，气体像瀑布一样流入，进入最可能由地球形成的间隙。这些气体流动已经预测，并将直接影响行星大气的化学成分。本研究发表于最新问题的自然。

行星的出生地是燃气和灰尘的盘。天文学家研究这些所谓的原子层磁盘来了解行星形成的过程。用Atacama大毫米/亚颌骨阵列（ALMA）制造的圆盘的美丽图像显示了灰尘中的不同差距和戒指特征，可能是由婴幼儿行星引起的。

为了更确定这些差距实际上是由行星造成的，并获得了一个更完整的行星形成观，除了灰尘之外，科学家还研究了磁盘中的气体。99％的原始盘质量是气体，其中一氧化碳（Co）气体是最亮的部件，在非常独特的毫米波长光中发射，即Alma可以观察到。

去年，两支天文学家队伍展示了使用这种气体的新的行星狩猎技术。它们测量了在年轻星级HD 163296周围旋转的CO气体的速度。气体运动中的局部扰动揭示了盘中的三个类似的图案。

在这项新的研究中，领导作者从密歇根大学的Richard Tegue和他的团队使用了来自高角度分辨率项目（DSharp）的磁盘子结构的新高分辨率Alma数据，以更详细地研究气体的速度。“随着这个程序的高保真数据，我们能够在三个方向上衡量气体的速度而不是一个，而不是一个方向，”Tegue说。“首次，我们测量了围绕星形旋转的气体的运动，朝向或远离磁盘，上方或向下。”

独特的气体流量

Teague和他的同事们看到了在三个不同位置从上层移动到磁盘中间的气体。“最有可能发生的是，星际在轨道上的行星推动了气体和灰尘，打开了一个差距，”Teague解释说。“间隙上方的气体然后像瀑布一样坍塌，导致盘中的气体旋转流动。”

科学家在三个方向上测量了气体（箭头）在原始盘中的运动：围绕星形旋转，朝向或远离磁盘，上或向下旋转。插入件显示了星际轨道上的行星在轨道上的特写镜头推动气体和灰尘，打开间隙。

这是迄今为止，在HD 163296周围形成的确实存在行星的最佳证据。但天文学家不能说百分百确定气体流量是由行星引起的。例如，星形磁场也可能导致气体中的干扰。“现在，只有直接观察行星可以排除其他选择。但这些气体流动的模式是独一无二的，它们很可能只能由行星造成的，“Carnegie科学机构共同作者Jaehan Bae，他们用电脑仿真测试了这个理论。

本研究中的三个预测行星的位置对应于去年的结果：它们可能位于87,140和237 Au。（天文单位 - Au - 是从地球到太阳的平均距离。）最接近HD 163296的星球是计算成木星的一半，中间行星是垃圾桶质量，最远的行星是Jupiter的两倍。

行星大气中

从90年代后期以来，通过理论模型预测了从地图朝向原生偶圆盘的中间平面的气体流动，但这是他们第一次被观察到。它们不仅可以用来检测婴幼儿行星，但他们还塑造了我们对气体巨头行星如何获得气氛的理解。

计算机仿真显示气体流动模式是独一无二的，最有可能在盘中的三个位置中的行星引起。星际轨道上的行星推动煤气和灰尘，打开间隙。在差距上方的气体像瀑布一样坍塌，导致盘中的气体旋转流动。

“行星在盘的中间层中形成，所谓的中间板。这是一个寒冷的地方，屏蔽了恒星的辐射，“Tegue解释说。“我们认为行星引起的差距从圆盘的更具化学活性外层带来温暖的气体，这种气体将形成地球的气氛。”

Teague和他的团队并没有想到他们能够看到这种现象。“HD 163296周围的磁盘是我们可以看到的最聪明，最大的磁盘，”Tegue说。“但实际上看到这些气体如此清楚地流动，这是一个很大的惊喜。磁盘似乎比我们想象的要多得多。“

“这给了我们一个比我们梦想的行星形成更完整的图片，”密歇根大学合作泰德伯格说。“通过表征这些流动，我们可以确定Jupiter等行星在出生时出生并表征其化学成分。我们可能能够用它来追踪这些行星的出生位置，因为它们可以在形成期间移动。“

国家射电天文台是美国国家自然科学基金会的机构，由美国联合大学（Associated University，Inc.）共同合作经营。