年輕恆星的吸積盤到底長什麼樣？終於捕捉到第一張清晰圖像

文：鄭娟娟

在天體物理學的理論中，原恆星（protostar，又昵稱為baby star）的周圍存在著吸積盤，這種吸積盤就像恆星的食物，幫助原恆星不斷長大。與此同時，原恆星周圍的吸積盤還有一個重要功能，它可以補足隨著時間的推移合成行星的材料，因此，對於原恆星系統來說，吸積盤是非常重要的。

在我們的印象中，幾乎所有吸積盤的圖片都是計算機模擬的效果圖，雖然看得很清楚，顏色很瑰麗，但是我們知道，好吧，這些都是藝術圖，還真沒清楚地見過實際的吸積盤到底長什麼樣。

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圖片：年輕原恆星的吸積盤和噴流的計算機模擬圖。　來自：Home

當然，天文學家也特別想看一看原恆星吸積盤的真實情況，尤其越細節越好，不僅為了滿足好奇心，主要是可以開展更多更好的深入研究。多年來，天文學家們一直在尋找恆星形成最早階段的吸積盤，以便研究它們的結構、形成，和吸積的過程。多虧有了阿塔卡瑪大型毫米波/亞毫米波天線陣（縮寫為ALMA，世界上最強大的射電望遠鏡群），來自美國和台灣的一組研究人員終於捕獲到了世界上第一張原恆星吸積盤的清晰的高保真圖像（high-fidelity image）。

ALMA四年前就上線了，耗資14億美元，是世界上最強大的射電天文觀測設備，當然也是目前為止最昂貴的射電望遠鏡。它位於智力北部海拔5000米的阿塔卡瑪沙漠中，當地空氣稀薄而乾燥，非常有利於毫米波和亞毫米波長的操作。這個由66座碟形射電天線構成的天文望遠鏡群，擁有前所未有的解析度和靈敏度，可以捕捉銳利的細節，就像超高級裝備的「千里眼」，可以幫助科學家解開長期存在的重要天文奧秘。

ALMA極高的解析度允許研究者們將鏡頭聚焦於一顆名為IRAS 05413-0104的年輕原恆星，該恆星是HH212系統的一部分（HH 212是一個非常年輕的原恆星系統，位於一個緊湊的分子雲的核心，該分子雲又位於獵戶座L1630雲之中，距離地球大約1300光年），年紀大約只有4萬年，作為對比，我們的太陽年齡約為46億年。

在這顆年輕原恆星的周圍，有一個旋轉著的吸積盤。天文學家認為該吸積盤是由硅酸鹽、鐵和其他星際物質組成，它也是原恆星穩定的「食物」來源。並且由於該吸積盤是三層的，中間暗，外面兩層亮，因此研究人員將它形象地比喻成「漢堡包」。

圖片：HH212原恆星系統的吸積盤和噴流。圖a是通過組合不同天文望遠鏡的圖像形成的有關噴流的合成圖，圖b是以8 AU的解析度對吸積盤的特寫鏡頭，圖c是可以重現觀測到的吸積盤塵埃排放情況的吸積盤模型。　　來自：Home

此前，對年輕原恆星周圍的吸積盤有一個預言，即來自年輕原恆星核心的磁場非常強大，以至於它會阻礙吸積盤的旋轉，從而也阻止了它聚集物質的能力，這種理論被稱為磁製動（magneticnbraking）。但是根據此次捕捉到的圖像來看，情況顯然不是這樣的，並且，圖像還顯示，恆星向外射出的氣態噴流（gaseousnjets），看起來好像直接刺入「漢堡包」的中心。

在像太陽這樣的低質量恆星形成的最早階段，環繞恆星的吸積盤被認為是形成、餵養原恆星的重要物質。然而這些吸積盤非常難以分辨，因為它們的尺寸太小了。現在，有了ALMA的幫助，天文學家們終於可以揭開恆星吸積盤的神秘面紗，從細節上對它們進行研究。ALMA所獲取的最新的圖像，不僅對現有的吸積盤形成理論構成了巨大的挑戰，也第一次揭示了恆星形成最早階段的吸積盤的垂直結構。

有關該研究的論文發表在《科學進展（Science Advances）》雜誌上，論文鏈接：

First detection of equatorial dark dust lane in a protostellar disk at submillimeter wavelength

　　本文參考了Home的相關新聞報道。

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