“旋转木马”和“摩天轮”只在童话里?双星系统中居然也有

这幅艺术家创作的印象画表现的是一个双星系统以及其周围环绕的尘埃盘。

据美国“科学日报网”(ScienceDaily.com)1月14日消息,英国皇家学会大学(Royal Society University)研究员、英国华威大学(University of Warwick)物理系的Grant M. Kennedy博士所领导的国际天文学家小组在《自然·天文学》杂志同日刊发研究论文称,他们最近发现并证实了第一个尘埃盘翻转越过中心两颗恒星所在轨道平面的双星系统。他们借助南美洲的阿塔卡马射电望远镜阵列(ALMA)获得了这个具有小行星带规模的尘埃盘的高分辨率图像。

据观察,整个尘埃盘系统呈现出非同寻常的景象:一个厚厚的气体尘埃环在与双星运行轨道成直角的平面上旋转。到目前为止,这种天体运行机制只存在于天文理论家们的头脑中,而这一发现不仅证明了这种类型的直角尘埃盘是现实存在的,而且甚至可能还比较普遍和常见。

Kennedy博士介绍道:“几乎在所有的新生恒星周围都能观测到富含气体和尘埃的圆盘,我们已经知道在围绕单一恒星运行的尘埃盘中,有三分之一的尘埃盘可以孕育生成行星——其中一部分行星的自转平面最终会与恒星的自转平面不一致。因此,我们一直在猜想,围绕双星运行的行星是否也可能存在类似的情况。在理论上,如果在动力学推理过程中剑走偏锋,那么所谓的“(行星)两极失调”现象应该也是可能的。然而,直到现在,我们才真正获得证据表明,生成这些行星且两极失调的尘埃盘确实存在。

Kennedy博士的团队首先利用ALMA来确定该双星系统中气体尘埃环的方向。其次,之前通过对恒星之间的运动相互关系进行量化观测已经获知了这两颗双星的运行轨道方向。最后,通过结合以上两部分信息,他们便能够确定该尘埃环与一个严格意义上的直角平面轨道是一致的。换句话说,这就意味着在一个平面上、相互环绕运行的两颗恒星就好似旋转木马上两匹绕圈的木马一样,而环绕这两颗恒星的尘埃盘则与它们的轨道平面成直角,就像一个以旋转木马为中心公转的巨型摩天轮。

肯尼迪博士补充道:“也许这一发现最令人兴奋的地方在于,这个尘埃盘展示出的一些特征与我们认为是围绕单个恒星的尘埃盘中尘埃增长的特征是相同的。”我们认为,这至少意味着行星的形成过程也可以在这些环绕双星的直角尘埃盘中开始。如果行星形成过程的其他部分也能够发生,那么宇宙中就可能存在着一大批还未被发现的这类与双星平面不一致的行星,以及科学家需要研究这些星球上某些奇怪的季节变化现象。比如,在地球上,当我们绕太阳运行时,全年季节都在变化,而双星系统中垂直平面上的行星上的季节也会随着不同纬度在双星轨道上接收到或多或少的光照而变化。

该论文的共同作者、澳大利亚莫纳什大学天体物理中心(Monash University's Centre for Astrophysics,简称MoCA)和物理与天文学院的Daniel Price博士补充道:“我们曾经认为其他行星系统的形态会和我们的太阳系是一致的;所有的行星会围绕同一颗恒星朝同一方向公转。然而,在这些新图像中,我们看到了一个围绕两颗恒星旋转的气体尘埃盘。令人同样惊讶的是,尘埃盘的轨道与两颗恒星的轨道成直角。更令人难以置信的是,我们观察到还有另外两颗恒星绕着这个尘埃盘运行。因此,如果有行星在这个位置诞生,那么(从该星球上看)天空中就会有四个太阳!”

编译:朱明逸

审稿:西莫

责编:南熙