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恒星之间会“同类相食”: 新的研究揭示我们太阳动荡的过去

恒星诞生于星际间的气体与尘埃所组成的旋转云内,在自身重力作用下,收缩到形成恒星所需的密度。然而,在恒星处发现自己出现之前,由于角动量的守恒不灭,大多数的云落入到在恒星周围所形成的环星盘(circumstellar disk)内。物质经由环星盘转移到恒星的方法,导致恒星的大量产出,成为天文物理学新近的一个主要研究题目。

但在一系列造成自己发出剧烈光芒的激烈事件之后,其结果是恒星可能无法稳定地累积到原先所思索的最终质量。猎户星座的FU型变星是一个标准范例,其亮度在仅仅一年之内变亮了二百五十倍,持续这样高明亮的状态到现在,几乎有一个世纪之久。

能解释这些恒星发亮事件的一个可能的物理机制,是由现任职于维也纳大学天文物理系的Eduard Vorobyov和加拿大西安大略大学的Shantanu Basu所合作,在十年前提出。

根据他们的理论,恒星发亮可能是围绕在年轻恒星周围,在重力作用下不稳定的巨大气盘(gaseous disks)碎裂,接着浓密的气团转移进入到恒星所造成;就好像木头丢入壁炉的过程。这些气团消耗事件会释放出过剩的能量,造成年轻恒星发出数以百倍到数以千倍的亮光。在每一次事件,恒星每十天吸收的质量等同于一个地球。在这之后,它可能需要几千年的时间,来等待另一次事件发生。

Eduard Vorobyov描述气团在环星盘形成、接着转移进入恒星的过程,如同天文等级般的自相残食。这些气团足以长成像木星一样大的行星,但却被母恒星所吞噬。这唤起一个有趣的雷同,希腊神话的克孥诺斯(Cronus)。他是第一代泰坦巨神(Titans)的领导人,吃掉他的新出生小孩(却漏掉了宙斯(Zeus),宙斯最终为父亲带来死亡)。

图片:这是藉由流体动力学计算,在重力作用下,不稳定环星盘(circumstellar disk) 的模拟图。由于重力引起的分裂(gravitational fragmentation),原行星’胚胎(embryo) ‘在尘盘内形成。三张小图片显示被恒星依序消灭的气团。Eduard Vorobyov, Universität Wien

随着先进观测仪器的到来,像是设置于夏威夷毛纳基火山(Mauna Kea)的速霸陆(SUBARU)八点二米红外线光学望远镜,它有可能成为模型预测的第一次测试。在偏振光(polarized light)之下,使用高解析度、适应光学(adaptive optics)观察,一个由来自德国加兴市欧洲南方天文台的Hauyu Liu所领导的一群天文学家,已经证实环星盘碎裂模型关键特征的存在。大型的手臂和弧形围绕在四个正在爆发亮度的年轻恒星,包括猎户星座的FU型变星。这份研究的结果,已被接受在科学促进期刊发表,一个属于科学发表集团,同行评审、开放获取的期刊。

Vorobyov说:"这是我们朝向了解恒星及行星如何形成与演化重要的一步。如果我们能证明,大多数恒星经历由重力作用下,不稳定的环星盘所造成的发光事件,这意味着我们太阳系经历过几次这样的事件,暗示着太阳系的巨行星,其实应该是昔日太阳狂风暴雨下的幸运生存者。"

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