冥王星尺度的天體群在年輕的類太陽恆星周圍「踢起」塵埃

06-10

原文標題：Swarms of Pluto-sized objects kick up dust around adolescent Sun-like star

作者：NRAO and HSCA press release 原文來自：Astronomy Now Posted: 2014.12.14

藝術家想像中的類太陽恆星HD 107146周圍的殘骸盤。這個年輕的恆星系統顯示信號，在它的外邊緣，冥王星尺度的天體群正在擠撞鄰近的較小天體，造成它們碰撞並「踢起」大量塵埃。影像提供： A. Angelich (NRAO/AUI/NSF)

天文學家藉助阿塔卡馬巨毫米/亞毫米陣列（ALMA）探測到了遊動在年輕的類太陽恆星周圍的整個冥王星尺度天體家族的塵埃狀印記。

通過仔細觀測類太陽恆星HD 107146周圍的原行星盤，天文學家探測到了盤的外邊緣內毫米尺度的塵埃顆粒濃度的出乎意料的增加。這一令人驚訝的增加，距離主星相當遠，約130億公里，可能是冥王星尺度的小行星攪動該區域的結果，造成更小的天體碰撞並爆發。

ALMA拍攝的恆星HD 107146周圍的塵埃影像。盤外邊緣內的塵埃比內部區域內的塵埃更厚，說明一群冥王星尺度的小行星正在造成更小的天體互相碰撞。盤中部的暗環狀結構可能是一個間隔的證據，行星正在掃清軌道中的塵埃。影像提供：L. Ricci, ALMA (NRAO/NAOJ/ESO); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

殘骸盤中的塵埃來自行星形成殘留下來的物質。在盤生命的極早期，這些塵埃持續地獲得來自諸如彗星和小行星等更大天體碰撞的補充。在成熟的太陽系中，有完全形成的行星，相對很少塵埃殘留。在這兩個階段之間，當一個恆星系統處於青少年時期，某些模型預言，塵埃的濃度在盤的最遙遠區域中要稠密得多。這正是ALMA發現的。

「HD 107146中的塵埃揭示了這一非常有趣的特徵--塵埃濃度在殘骸盤的非常遙遠的外邊緣內變得更稠密，」里奇說，他是哈佛-史密松天體物理學中心的天文學家，也是被《天體物理學報》接受發表的論文的第一作者。里奇在進行觀測時，在加州理工學院工作。

「令人驚訝的方面是，這和我們在更年輕的原始殘骸盤中看到的情況正好相反，那裡是靠近恆星的地方塵埃濃度更稠密。可能是我們捕捉到了殘骸盤的這個特殊的階段，即冥王星尺度的小行星正在外邊緣形成，而更靠近恆星的其它冥王星尺度天體已經形成了，」里奇說。

根據目前的計算機模型，這一觀測結果，即殘骸盤外邊緣中的塵埃密度更高的現象僅能通過新近形成的冥王星尺度天體的存在來解釋。它們的引力會擾動更小的小行星，造成更加經常的碰撞，從而產生ALMA觀測到的塵埃濃度增加的現象。

最新的ALMA數據也暗示了殘骸盤的外邊緣內的另一個有趣的特徵：在距離中心恆星約2.5倍太陽和海王星距離的地方開始，約12億公里寬的區域內，塵埃濃度的可能「下降」。雖然僅僅在這些最初觀測中被提及，這種「下降」可能是殘骸盤中的一個間隔，是地球質量的行星正在掃清該區域的一個標誌。這樣的特徵對這個殘骸盤的可能的類行星居民會有重要的暗示意義，說明地球尺度的行星可能在迄今從未觀測到的嶄新軌道範圍內形成。

恆星HD 107146對天文學家而言有特別的意義，因為它在許多方面都是太陽的更年輕版本。它也代表從太陽系的早期到其成熟的最終階段的一個過渡期，在太陽系形成的最終階段，行星已經形成並安頓在繞主恆星的數十億年長的軌道上。

「這個系統給予我們一個研究年輕的類太陽恆星周圍的一個有趣時期的機會，」ALMA執行主任和合作者柯德說。「我們可能在回溯過去，回到太陽處於目前年齡約2%的時候。」

恆星HD 107146距離地球約90光年，在後發星團的方向。它約1億歲。藉助ALMA的長基線和高解析度能力進一步觀測，將對這個有趣天體的動力學和成分提供更多信息。