http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2017-07-
科学专题:婴儿恒星释放的喷射流系携带有大量气体的恒星逐步融合碰撞的表现
天文学家观测宇宙星体的行为表现时,发现许多婴儿恒星存在释放喷射流的现象。这种现象,不仅是婴儿恒星的表现,而且也是找寻婴儿恒星的特征方法。
星云碰撞中,有一类碰撞往往发生在较大的银河系星云一级,这种大场面的碰撞发生之后,会在内部发生各种携带有大量气体的星体之间的融合。喷射流的出现应该在这一时期的恒星碰撞融合中。
当携带有大量气体的两个恒星之间碰撞融合时,他们互相靠近,因为两者各自相向运动并互相靠近的轨迹会有一定角度,所以,在运动中他们因为对方的存在又会受到自身内在电荷重新分布的影响。这种影响会使得恒星融合阶段,电荷相异的粒子容易集聚,也容易首先发生碰撞。尽管这些最先接触碰撞的物质是轻质量类粒子群,但是,它们因电荷相异而被快速加速而获得巨大能量,就会释放大量能量和喷射出巨量的粒子物质流。后续的带电粒子群逐步跟进,使得恒星碰撞融合初期持续出现物质喷射流。恒星之间的空隙很小,而且越来越小,高速气体喷射流只会从恒星的空隙中飞射出去,唯一不被截留的去处就是垂直于碰撞方向的区域。如下引用资料所列图一,在我们观察看来,这种喷射就是对称的情况。
我们不能将携带有大量气体的恒星之间或者携带有大量气体的恒星和其他星体之间的碰撞融合,看成为不带任何附加物质跟进的类似地球上两颗铁球的高密度实物对撞。尤其是恒星之间的碰撞,首先是他们外围的物质层发生激烈碰撞和相互作用,然后才会使密度分布更高的物质相互碰撞和融合,最后才会是两者深部物质的融合。这之中,必然会发生不同层次的高速气体喷射和溅射,就像太阳黑子消失时的表现一样,物质喷射是有特定方向和区域性的。
这种喷射流与恒星角动量的形成与变化没有太大关系,更不是恒星外围气体高速旋转带入恒星造成的。如果真是高速气流被恒星吞噬时出现的喷射,因为恒星对喷射物的阻挡,那么,喷射流的方向应该与恒星主体有一定夹角,也绝对不会这样规则为一个方向,而且多个高速外围气体间断性吸入恒星更会呈现多个方向的喷射。
事实上,婴儿恒星自转周期的形成,受决定于两恒星运动状态和碰撞夹角。具有相同或不同自转方向的两颗恒星发生碰撞融合,碰撞时会有不同的表现状态,新融合后的复合恒星会形成截然不同的自转周期。两个自转方向完全相同的恒星发生碰撞融合时,其碰撞融合会更加猛烈,但新的复合恒星自转周期反而会小于两者中任何一颗恒星的自转周期。相反地,两颗自转方向相反的恒星碰撞融合时,其碰撞融合会相对柔和一些,但新的复合恒星自转周期反而会大于两者中最慢的那一颗恒星的自转周期。喷射流更容易发生在两个自转方向完全相同的两颗恒星碰撞融合过程中。
我们知道,恒星内的物质具有很大的流动性,他们在碰撞融合中也具有流动性,并且,这些物质还存在严重放射性和高粘度,这就很容易造成喷射物质聚团和长期存在主动发光行为。这些因素也就造成了喷射物分布及其发光区域的非均匀性。
对于恒星的外围气体来讲,他们在演化出期就物质密度的分布是各不相同的,这是形成为行星的重要因素。恒星外围气体最容易受到电荷分布、温度和压力的影响,而不是会主动聚集起来落入恒星内部。我认为,粒子所携带电荷的驱动力量在恒星的婴儿期最为重要。恒星内部物质的流动和喷发,与恒星所聚集的大量长寿命高放射性物质直接相关,而这往往是我们最容易忽略的情况。
综上所述,我们不认为婴儿恒星存在的喷射流与恒星的外围物质角动量存在关系,完全是携带有大量气体的恒星逐步融合碰撞最早期的表现。
[Anbaoe Lee 2017-07-09]
引用报道
神秘新生恒星爱吃“快餐”:吞食“太空汉堡包”
图一:ALMA阵列望远镜最新观测显示,旋转物质流(绿色部分)从一颗年轻恒星环绕的吸积盘中喷射出来,ALMA阵列望远镜拍摄图像的分辨率为8个天文单位。
图二:这个3D图像显示一个源自吸积盘的旋转喷射流如何供养一颗中心原恒星,右侧图像显示中心原恒星的放大效果。
新浪科技讯 北京时间7月8日消息,据国外媒体报道,目前,天文学家最新观测到一颗新生恒星的进食习性,它就像其他年轻人一样,对“快餐”非常感兴趣。一支国际研究小组使用阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列望远镜(ALMA),拍摄到物质流环绕一颗“年轻恒星”,这是一颗形成4万年时间的原恒星,叫做“赫比格-哈罗212天体(简称HH212)”,位于1300光年之遥的猎户星座。
原恒星是恒星进化的最早期阶段,位于内核发生核聚变之前。原恒星能够产生强大的气体喷射流释放进入星际空间,最新研究表明HH212原恒星的喷射流处于旋转,物质从原恒星极地像子弹一样爆破出来。
高速旋转子弹证实角动量从原恒星吸积盘释放的假设理论,或者恒星周围存在环绕的气体和残骸物质,该研究报告作者将其称为“太空汉堡包”。从地球角度进行观测,HH 212的吸积盘接近于侧立状态,其半径大约60个天文单位(AU),一个天文单位是地球至太阳的平均距离,大约1.5亿公里。研究人员在声明中指出,这个吸积盘存在一个突出的赤道黑线夹在两个明亮结构之间,其外形类似于一个汉堡包。
在发现HH212的旋转喷射流的同时,另一支研究小组使用ALMA望远镜阵列记录了猎户星云中猎户KL源I(另一颗原恒星)的旋转喷射流释放角动量。台湾科学院天文与天体物理研究所(ASIAA)资深天文学家李钦飞(音译)称,我们观察到多数婴儿恒星释放的喷射流,就像一连串子弹沿着吸积盘的旋转轴逐渐减速,我们总在怀疑它们的角色起到何种作用。它们的旋转方式与喷射流当前模型一样吗?然而,由于喷射流非常窄,并且其旋转运动非常小,我们无法证实它们的旋转运动。
李钦飞强调称,目前使用ALMA阵列望远镜,结合空间和速度分辨率,我们不仅观测到一颗原恒星附近的喷射流,而且还探测到了它的旋转运动。它看上去就像一颗婴儿恒星每次咬一口太空汉堡包时喷射一颗高速旋转子弹。
伴随着它们的形成,原恒星进食它们的旋转吸积盘,但是恒星形成模型存在一个问题,这些气体盘预计旋转速度太快,能够避免物质落入恒星。目前,科学家证实从原恒星释放的旋转喷射流逐渐从该系统移除角动量,减缓吸积盘旋转,可使原恒星进食它们的“太空汉堡包”。
为了想像角动量如何从一个吸积盘中移除,可以联想一位链球运动员如何在运动场上旋转身体,伴随着运动员快速旋转,链球逐渐增大其角动量,之后当链球释放时,角动量转变成为线动量,提供能量发射链球至空中,并穿越运动场。身体旋转的运动员突然停止身体旋转,其身体的多数旋转动量将通过链球转移,在旋转的原恒星吸积盘情况下,当喷射流从极地释放,并沿着磁场线移动,它们也从该系统中移除了旋转动量,有效地减缓了吸积盘旋转速度。
之前天文学家以140个天文单位分辨率观测到这颗恒星,意味着天文学家无法观察到原恒星喷射流旋转,但是使用ALMA阵列望远镜的强大功能,李钦飞带领的研究小组能够以8个天文单位分辨率勘测这个恒星系统,其分辨率比之前清晰17倍。
基于这些最新观测,科学家发现旋转喷射流非常接近原恒星中心,证实旋转喷射流理论模型是从内部盘释放出来,缓慢了吸积盘的旋转,可使原恒星进食它们的“太空汉堡包”。(叶倾城)
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