哈勃望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)在2萬光年外的這個(gè)星團(tuán)中，行星真的很難形成！

使用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，行星很難在巨大而擁擠的韋斯特倫德2號(hào)星團(tuán)混亂的中心區(qū)域形成。韋斯特倫德2號(hào)位于2萬光年外，是一個(gè)研究恒星演化過程的獨(dú)特實(shí)驗(yàn)室，因?yàn)樗鄬?duì)較近，相當(dāng)年輕，并且包含大量的恒星。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡對(duì)韋斯特倫德2號(hào)恒星進(jìn)行了為期三年的研究，發(fā)現(xiàn)圍繞星團(tuán)中心附近恒星的原行行星盤前身神秘地沒有大型、密集的塵埃云。

因?yàn)檫@些塵埃云可能在數(shù)百萬年后變成行星。然而，觀測顯示，星團(tuán)外圍的恒星確實(shí)有巨大行星形成的塵埃云嵌入到原行行星盤中。研究人員認(rèn)為，我們的太陽系在46億年前形成時(shí)就遵循了這個(gè)方式。那么，為什么韋斯特倫德2號(hào)星團(tuán)中的一些恒星很難形成行星，而另一些則沒有呢？似乎行星的形成取決于位置，星團(tuán)中最大質(zhì)量和最亮的恒星聚集在核心，這一點(diǎn)得到了對(duì)其他恒星形成區(qū)域的觀測證實(shí)。

大的星團(tuán)中心包含至少30顆極大質(zhì)量的恒星，其中一些質(zhì)量高達(dá)太陽的80倍。它們熾熱的紫外線輻射和颶風(fēng)般的帶電粒子星風(fēng)吹起了鄰近較低質(zhì)量恒星周圍的原行行星盤，驅(qū)散了巨塵埃云。巴爾的摩太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所首席研究員、哈勃研究的首席研究員埃琳娜·薩比(Elena Sabbi)解釋說：基本上，如果有怪物恒星，它們的能量將改變附近原行行星盤的性質(zhì)，質(zhì)量較小的恒星。

可能仍然有一個(gè)原行行星盤，但是恒星改變了圓盤中塵埃的組成，所以更難創(chuàng)造穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致行星難以形成。研究認(rèn)為，塵埃要么在100萬年后蒸發(fā)掉，要么在成分和大小上發(fā)生了如此戲劇性的變化，以至于行星沒有形成。哈勃的觀測代表著天文學(xué)家第一次分析了一個(gè)密度極高的星團(tuán)，以研究哪些環(huán)境有利于行星的形成。然而，科學(xué)家們?nèi)匀辉跔幷摚薮蠛阈鞘窃谥行恼Q生的，還是遷移到那里的。

韋斯特倫德2號(hào)星團(tuán)的核心已經(jīng)有大質(zhì)量恒星，盡管它是一個(gè)相對(duì)年輕的200萬年系統(tǒng)。使用哈勃3號(hào)廣角相機(jī)，研究人員發(fā)現(xiàn)，在韋斯特倫德2號(hào)星團(tuán)近5000顆恒星中，質(zhì)量在太陽質(zhì)量的0.1到5倍之間，其中1500顆恒星在恒星從原行行星盤中吸積物質(zhì)時(shí)，其光線出現(xiàn)了波動(dòng)。在原行星盤內(nèi)聚集的軌道物質(zhì)會(huì)暫時(shí)阻擋部分星光，造成亮度波動(dòng)。然而，哈勃只在星團(tuán)密集中心區(qū)域之外的恒星周圍探測到了這種軌道物質(zhì)特征。

哈勃望遠(yuǎn)鏡在大約5%的恒星恢復(fù)正常亮度之前，目睹了長達(dá)10到20天的亮度大幅下降，沒有在距中心4光年內(nèi)的恒星中檢測到這些亮度下降。這些波動(dòng)可能是由從恒星前面經(jīng)過的大團(tuán)塵埃引起。從地球上看，這些團(tuán)塊會(huì)在一個(gè)傾斜的圓盤上，幾乎是側(cè)面傾斜的，研究人員認(rèn)為它們是正在形成的行星體或結(jié)構(gòu)。這些可能是最終在演化系統(tǒng)中形成行星的種子。在非常大質(zhì)量的恒星附近看不到這些系統(tǒng)，只在中心以外的系統(tǒng)中看到了它們。

多虧了哈勃望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家現(xiàn)在可以看到恒星是如何在類似早期宇宙環(huán)境中積累的，在早期宇宙中，星團(tuán)由怪物恒星主導(dǎo)。到目前為止，附近最廣為人知包含大質(zhì)量恒星的恒星環(huán)境是獵戶座星云中的恒星誕生區(qū)域。然而，韋斯特倫德2號(hào)星團(tuán)是一個(gè)更豐富的目標(biāo)，因?yàn)樗暮阈菙?shù)量更多。哈勃對(duì)韋斯特倫德2號(hào)星團(tuán)的觀測，讓天文學(xué)家更好地了解了不同質(zhì)量的恒星是如何隨時(shí)間變化，以及來自超大質(zhì)量恒星的強(qiáng)風(fēng)和輻射是如何影響附近低質(zhì)量恒星及其原行行星盤的。

例如，看到像我太陽這樣質(zhì)量較低的恒星，在星團(tuán)中靠近極大質(zhì)量的恒星時(shí)，仍然有原行行星盤，并且在生長過程中仍然可以共生物質(zhì)。但它們?cè)行行潜P結(jié)構(gòu)似乎與在遠(yuǎn)離星團(tuán)核心平靜環(huán)境中形成的恒星周圍的圓盤有很大不同，而這些信息對(duì)于建立行星形成和恒星演化的模型非常重要。這個(gè)星團(tuán)將成為美國宇航局（NASA）即將推出的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行后續(xù)觀測的極佳實(shí)驗(yàn)室。哈勃太空望遠(yuǎn)鏡幫助天文學(xué)家確定了可能具有行星結(jié)構(gòu)的恒星。

有了韋伯太空望遠(yuǎn)鏡，研究人員可以研究恒星周圍的哪些原行行星盤沒有吸積物質(zhì)，哪些圓盤仍然有可能形成行星的物質(zhì)。這些關(guān)于1500顆恒星的信息，將使天文學(xué)家能夠繪制出恒星系統(tǒng)如何生長和演化的路徑。韋伯太空望遠(yuǎn)鏡還可以研究原行行星盤在不同演化階段的化學(xué)成分，觀察它們是如何變化的，并幫助天文學(xué)家確定環(huán)境在它們的演化中起到了什么影響。

博科園｜研究/來自：美國宇航局戈達(dá)德太空飛行中心

研究發(fā)表在期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab7372

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