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年轻的明星FUOrionis可能掌握行星形成的线索

2018-05-15
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1936年,年轻的明星FU Orionis开始从其周围的气体和尘埃盘中吞噬物质,并突然冒出来。在三个月的狂欢期间,随着物质转化为能量,恒星变得更亮100倍,加热盘周围的温度高达12,000华氏度(7000开尔文)。 FU Orionis至今仍在吞噬天然气,尽管速度并不快。

这种增亮是这类最极端的事件,已经在太阳大小的恒星周围得到确认,并且可能会影响恒星和行星的形成。恒星周围盘片的强烈烘烤可能会改变它的化学性质,永久改变那些有朝一日会变成行星的物质。

“通过研究FU Orionis,我们看到了太阳系的绝对婴儿年,”马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所的项目科学家Joel Green说。 “我们自己的太阳可能经历了类似的增亮,这将是太阳系中地球和其他行星形成的关键一步。”

FU Orionis的可见光观测,距Orion星座大约1,500光年远的地方,显示天文学家认为恒星的极端亮度在1936年初爆发后开始缓慢衰落。但是格林和他的同事想要更多地了解这颗恒星和周围磁盘之间的关系。这颗恒星是否还在g on?它的构成是否在变化?恒星的亮度何时会恢复到爆发前的水平?

为了回答这些问题,科学家们需要观察红外波长下的恒星亮度,这个波长比人眼能看到的还要长,并提供温度测量。

格林和他的团队将使用平流层红外天文学观测站(SOFIA)于2016年获得的红外数据与2004年与美国宇航局斯皮策太空望远镜进行的观测进行了比较。世界上最大的机载观测台SOFIA由美国航天局和德国航空航天中心共同运营,提供Spitzer无法实现的波长观测。 SOFIA数据是使用FORCAST仪器(用于SOFIA望远镜的Faint Object红外相机)拍摄的。

格林说:“通过结合在两年期间收集到的两台望远镜的数据,我们能够获得关于这颗恒星随时间推移的行为的独特视角。”本周,他在圣地亚哥的美国天文学会会议上介绍了结果。

研究人员利用这些红外观测数据和其他历史数据发现,在最初的增亮事件之后,FU Orionis继续了贪婪的零食:在过去的80年里,这颗恒星已经吃掉了相当于18颗木星的食物。

SOFIA最近提供的测量结果告诉研究人员,自从斯皮策观测以来12年内,来自FU Orionis系统的可见光和红外光能总量减少了大约13%。研究人员确定,这种下降是由短红外波长的恒星变暗引起的,但不是在更长的波长上。这意味着高达13%的磁盘最热的材料已经消失,而较冷的材料保持不变。

格林说:“最热的气体减少意味着恒星正在吃掉磁盘的最内层部分,但磁盘的其余部分在过去12年基本上没有改变。” “这个结果与计算机模型是一致的,但我们第一次能够通过观察来确认理论。”

天文学家预测,部分基于新的结果,在接下来的几百年内,FU Orionis将耗尽热量。那时,明星将回到1936年的辉煌事件之前的状态。科学家们不确定这颗恒星以前是什么样的,或者是什么引起了狂热。

“落入恒星的物质就像是一根缓慢被夹住的软管中的水,”格林说。 “最终水会停止。”

如果我们的太阳有一个像FU Orionis在1936年那样的辉煌事件,这可以解释为什么某些元素在火星上比在地球上更丰富。突然的100倍增亮会改变靠近恒星的材料的化学成分,但不会远离它。由于火星离太阳更远,其组成材料不会像地球一样被加热。

在几十万年前,FU Orionis是一个典型的恒星寿命的蹒跚学步儿童。自1936年以来80年的增亮和褪色仅代表了这颗恒星迄今为止的一小部分,但这些变化恰好发生在天文学家可以观测的时候。

红外处理与分析中心(IPAC)的研究合作者和研究科学家Luisa Rebull表示:“令人惊讶的是,整个原行星盘可以在如此短的时间内在人类的一生中发生变化。”该研究的合作者和研究科学家位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院,加利福尼亚。

绿色计划通过将于2018年发射的美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜更深入地了解FU Orionis摄食现象。SOFIA拥有中红外高分辨率光谱仪和远红外科学仪器,可补充韦伯计划的近红外和中红外能力。预计斯皮策将继续在红外光下探索宇宙,并开展具有突破性的科学研究,到2019年初。

Paper:( em在出版中 / em)FU Orionis磁盘的演变

来源:喷气推进实验室Elizabeth Landau

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