恆星之間會「同類相食」: 新的研究揭示我們太陽動盪的過去

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恆星誕生於星際間的氣體與塵埃所組成的旋轉雲內,在自身重力作用下,收縮到形成恆星所需的密度。然而,在恆星處發現自己出現之前,由於角動量的守恆不滅,大多數的雲落入到在恆星周圍所形成的環星盤(circumstellar disk)內。物質經由環星盤轉移到恆星的方法,導致恆星的大量產出,成為天文物理學新近的一個主要研究題目。

但在一系列造成自己發出劇烈光芒的激烈事件之後,其結果是恆星可能無法穩定地累積到原先所思索的最終質量。獵戶星座的FU型變星是一個標準範例,其亮度在僅僅一年之內變亮了二百五十倍,持續這樣高明亮的狀態到現在,幾乎有一個世紀之久。

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能解釋這些恆星發亮事件的一個可能的物理機制,是由現任職於維也納大學天文物理系的Eduard Vorobyov和加拿大西安大略大學的Shantanu Basu所合作,在十年前提出。

根據他們的理論,恆星發亮可能是圍繞在年輕恆星周圍,在重力作用下不穩定的巨大氣盤(gaseous disks)碎裂,接著濃密的氣團轉移進入到恆星所造成;就好像木頭丟入壁爐的過程。這些氣團消耗事件會釋放出過剩的能量,造成年輕恆星發出數以百倍到數以千倍的亮光。在每一次事件,恆星每十天吸收的質量等同於一個地球。在這之後,它可能需要幾千年的時間,來等待另一次事件發生。

Eduard Vorobyov描述氣團在環星盤形成、接著轉移進入恆星的過程,如同天文等級般的自相殘食。這些氣團足以長成像木星一樣大的行星,但卻被母恆星所吞噬。這喚起一個有趣的雷同,希臘神話的克孥諾斯(Cronus)。他是第一代泰坦巨神(Titans)的領導人,吃掉他的新出生小孩(卻漏掉了宙斯(Zeus),宙斯最終為父親帶來死亡)。

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圖片:這是藉由流體動力學計算,在重力作用下,不穩定環星盤(circumstellar disk) 的模擬圖。由於重力引起的分裂(gravitational fragmentation),原行星’胚胎(embryo) ‘在塵盤內形成。三張小圖片顯示被恆星依序消滅的氣團。Eduard Vorobyov, Universität Wien

隨著先進觀測儀器的到來,像是設置於夏威夷毛納基火山(Mauna Kea)的速霸陸(SUBARU)八點二米紅外線光學望遠鏡,它有可能成為模型預測的第一次測試。在偏振光(polarized light)之下,使用高解析度、適應光學(adaptive optics)觀察,一個由來自德國加興市歐洲南方天文台的Hauyu Liu所領導的一群天文學家,已經證實環星盤碎裂模型關鍵特徵的存在。大型的手臂和弧形圍繞在四個正在爆發亮度的年輕恆星,包括獵戶星座的FU型變星。這份研究的結果,已被接受在科學促進期刊發表,一個屬於科學發表集團,同行評審、開放獲取的期刊。

Vorobyov說:"這是我們朝向了解恆星及行星如何形成與演化重要的一步。如果我們能證明,大多數恆星經歷由重力作用下,不穩定的環星盤所造成的發光事件,這意味著我們太陽系經歷過幾次這樣的事件,暗示著太陽系的巨行星,其實應該是昔日太陽狂風暴雨下的幸運生存者。"

來源: Eurekalert

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