太空漩渦餵食恆星寶寶

(中央研究院天文及天文物理研究所成果發表，上網時間：2019年10月14日)

中央研究院天文及天文物理研究所 (ASIAA) 李景輝研究員領導的國際團隊，在圍繞著一個原恆星（恆星寶寶）的吸積盤上，偵測到一對旋臂。天文團隊使用阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列望遠鏡 (ALMA)獲得本次結果。有趣的是，這對旋臂讓吸積盤看起來像一個太空漩渦(space whirlpool)正在餵食中央的原恆星。

新發現不僅支持目前關於吸積盤「餵食」過程的理論，還可望對行星形成至關重要的顆粒生長和沉降過程等研究帶來關鍵見解。

「多虧了強大的ALMA，我們終於在一個嬰兒恆星周圍的年輕吸積盤中發現了一對旋臂。在理論上這些旋臂早已被預測到，好將吸積盤內的角動量由裏往外傳遞，讓吸積盤物質能朝嬰兒恆星螺旋掉入。」李景輝博士表示：「我們發現的旋臂是瞭解嬰兒恆星進食過程的重要里程碑。」

先前其他天文學家在一些比較老一點的恆星周圍原行星盤中偵測到的旋臂（註），似乎是因為和看不見的小行星發生相互作用產生的。這次李景輝團隊找到的旋臂與那類旋臂不同，這次這個是由周圍分子雲的物質吸積到盤上所引起。

這個帶有吸積盤的原恆星，位於獵戶座距離我們1300光年的HH 111系統中心。原恆星年齡約50萬歲，只有太陽年齡的一萬分之一，質量為太陽1.5倍。一部分吸積流會由吸積盤中心噴出，形成壯觀的噴流。

先前以120天文單位(AU) 解析度觀測時，已發現環繞原恆星半徑為160 AU的吸積盤。現在，使用空間解析力提昇近8倍的ALMA，以16 AU所解析到的這個吸積盤，是藉由那裏的塵埃粒子所發出的熱輻射而偵測到一對旋臂(如圖一)。

圖一：(上) 哈伯太空望遠鏡所觀測到的HH 111原恆星系統的可見光噴流 (Reipurth et al. 1999)。(左下) ALMA使用850微米波段偵測到吸積盤的塵埃發出的連續發射譜。將這個吸積盤模擬成正向著我們(反投影)，可以看到有一對暗淡的螺旋。(右下) 減去平均的環狀連續發射譜，可以讓盤上的螺旋看得比較清楚。版權：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/李景輝團隊

這次研究小組的觀測結果顯示，藉由 ALMA 的高解析力、高靈敏度，確實能偵測到極年輕的恆星周圍盤上的旋臂結構。這為吸積盤餵食過程相關研究提供深入細節。而且這樣的觀測還提供對其他類型天體周圍吸積盤的瞭解，包括位於活躍星系中心的超大質量黑洞。

本項研究結果於2019年10月14日於Nature Astronomy 發表。篇名：““Spiral Structures in an Embedded Protostellar Disk Driven by Envelope Accretion,” by Lee et al.

論文作者為：Chin-Fei Lee (ASIAA, Taiwan; National Taiwan University, Taiwan 李景輝), Zhi-Yun Li (University of Virginia, USA 李志雲), and Neal J. Turner (JPL/Caltech, USA).

註：可參考2016年9月30日天聞網「ALMA 新發現：新生恆星在隱伏旋臂的環抱中」

CF_Lee_20191010_star_born.mp4

恆星形成的模擬動畫，可以看到過程中會產生漩渦和噴流。

影片來源：SCI

中央研究院天文及天文物理研究所科學成果發表： https://www.asiaa.sinica.edu.tw/news/sciencehighlight.php

編輯：黃珞文

審校：李景輝博士、周美吟博士