天文学家们近期在探索双星系统中行星形成的奥秘方面取得了新突破。通过深入研究两个特定的双星系统,他们得以更清晰地理解年轻恒星周围行星诞生的条件。
尽管我们最为熟知的行星系统是类似太阳系的单星系统,但宇宙中的双星系统却占据了恒星总数的半数以上。这些双星系统中,行星可能围绕其中一颗恒星运行,也可能围绕整个双星系统旋转。为了揭示这些行星形成的秘密,天文学家们利用了位于智利北部的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)和夏威夷的凯克II望远镜。
科学家们发现,双星系统的形成过程与单星系统并无太大差异,它们都是在由冷星际气体组成的密集云中诞生的。这些云中的某些区域密度过高,聚集了更多的质量,并在自身引力的作用下坍缩,最终形成了原恒星。有些星际云足够庞大,能够孕育出两颗甚至三颗主序星。
在原恒星形成后,剩余的气体和尘埃会围绕它们形成所谓的“原行星盘”。行星正是从这些盘中诞生的。这些盘可以只围绕一颗恒星旋转,也可以围绕整个双星系统旋转。
然而,科学家们至今尚不清楚是什么因素促使这些盘能够持续足够长的时间以孕育出行星,也不确定是什么最终导致了盘的消散。双星系统中的恒星轨道盘为研究这些问题提供了理想的实验环境。
在这些早期盘中,大小、子结构以及倾斜度等属性可以揭示塑造行星诞生环境的复杂相互作用。多星系统在宇宙中的普遍存在也意味着研究双星周围的行星形成对于更深入地理解这一过程至关重要。
天文学家们重点关注了名为DF Tau的双星系统。这个系统位于距离地球约150光年的金牛座恒星形成区,由两颗质量约为太阳0.6倍的原恒星组成。它们以高度拉长的轨道运行,大约需要44个地球年才能完成一圈。令人惊讶的是,ALMA观测到孕育这些恒星的星际云已经分裂成两个恒星轨道盘。其中一个盘被磁性地锁定在中央恒星DF Tau A上,积极为其提供物质以促进其生长;而另一个盘则似乎已经从另一颗恒星DF Tau B上脱离。
研究团队还关注了另一个名为F.O Tau的年轻双星系统。这个系统距离地球约450光年,年龄约为280万年。与DF Tau相比,F.O Tau的恒星轨道更为圆形且距离更远。使用ALMA观测发现,F.O Tau的盘与其双星轨道对齐,且两颗恒星都表现出较慢的旋转速度。这表明像F.O Tau这样的系统,其恒星旋转较慢且轨道更圆,可能比旋转速度快且轨道拉长的系统更适合形成行星。
这些研究成果不仅为理解双星系统中行星的形成提供了新的视角,也为未来的研究开辟了新的方向。科学家们将继续利用先进的望远镜和技术,深入探索宇宙的奥秘。