天文学家利用强大的阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列望远镜（简称ALMA）取得一张超精细的天文影像，捕捉到一颗非常年轻的原恒星（胚胎时期的恒星）正在吸食“尘埃汉堡”——一个天文界苦寻多年的最早期尘埃吸积盘。这一项研究确认了在恒星形成初期会形成吸积盘，挑战现有的吸积盘形成理论。这同时也是首度显示出吸积盘的垂直构造，对行星形成初期的尘埃颗粒如何长大和沉淀过程提供线索。

在猎户座，距离地球1300光年，HH212恒星系统的中心，有个正在形成的“胚胎”恒星，非常年轻，年龄只有4万年，我们称它为“原恒星”，它发射了强而有力的喷流。早先研究显示，在这个原恒星附近可能有个小尘埃盘。现在，藉由解析力提升25倍的阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列望远镜观测后，我们从次毫米波的波段，不单实际侦测到了尘埃盘，并清楚看到许多重要细节。这个盘以几乎完全侧面的角度面对地球，盘的半径大约60AU。有趣的是，在它中央有一条“暗带”夹在两道比较亮的区域之间，看起来就像汉堡，形成这个有趣特征的原因是，靠近中间层的温度比较低，并且比较不透明。这个暗带的结构暗示着（相对于盘的中心）尘埃盘在边缘处会略微隆起，而这也和吸积盘模型所预测的现象非常接近！

天文所研究员李景辉说：“能看到一个最年轻的吸积盘之细部结构，真是太棒了。因为，多年来天文学家一直在找恒星形成最早期阶段的吸积盘，想确定它们的结构、如何形成、吸积过程怎么发生。现在我们借用ALMA最优异的解析力，不只侦测到吸积盘，并且很清楚呈现其中许多结构细节，尤其是来自其垂直剖面的部分。”

维吉尼亚大学李志云教授表示，“理论天文学一直没办法好好解释，在恒星形成最早阶段的盘是如何产生，因为磁场会减缓塌缩物质的旋转速度，这使得早期新生原恒星周围形成环绕的盘在理论上很难成立。这项新发现意味着磁场阻挠盘形成的效果，可能不如我们过去以为的那么强大。”

HH212是位在猎户座的一个原恒星系统，距离地球1300光年。在这个系统的中心恒星年龄是4万年，相当于太阳年龄的十万分之一，质量则为太阳五分之一；具有强力的双极喷流，显示出它吸积的效率应该很高。在过去，当望远镜解析力最多能看到此系统中央约200个天文单位（1天文单位为太阳到地球的平均距离）时，只能看到有个扁平包层朝中心盘旋，预期在靠近原恒星的地方，可能有个小小尘埃盘。现在ALMA解析力提升到8个天文单位，比原来好25倍，不仅实际侦测到尘埃盘，而且是在次毫米波段，成功地解析这个盘的结构。

观测上看到的这个盘，几乎是以它的侧面面对着地球，半径约60个天文单位，盘中间有一道明显的暗带，夹在两个明亮构造之间，此特征形成原因是由于这道暗带的温度比较低而且不透明。这是在次毫米波段首度得以侦测到此暗带，也因为暗带的关系，让盘子看起来像个汉堡形状，和其他在可见光或近红外光波段看过的一些散射光造成的盘的剪影很相似。这道暗带的结构清楚地显示出，尘埃盘呈喇叭状，中心较薄外围较厚，与吸积盘理论模型相符。

这项观测对未来更多运用ALMA高解析度成像力，去直接侦测并描绘环绕在新生原恒星周围之小吸积盘，开启相关研究的可能，并对恒星盘形成理论提出见解。在盘的垂直结构上所得到的观测成果，还对行星形成最早期阶段的尘埃颗粒如何长大和移动过程提供线索。

图一：HH212原恒星系统的喷流和盘：(a) 喷流由不同分子侦测到的合成影像，影像来自于甚大望远镜VLT (McCaughrean et al. 2002)和ALMA (Lee et al. 2015)。中间橘色部分显示ALMA于次毫米波段以200个天文单位等级的解析力所取得的尘埃包层和盘的影像。(b) 拉近放大后，可见以8个天文单位的高解析力取得尘埃盘中心影像。星号标示中心原恒星的可能位置，盘中间有一道明显的暗带，造成盘子看起来像个汉堡形状。右下角是和太阳系大小的比较示意，盘子的半径约为太阳到海王星距离的两倍。(c) 理论模型推导出的吸积盘温度分布。

图片版权：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Lee et al.

图二：理论模型推导出的吸积盘影像，和观测一致：(a) 吸积盘模型的温度分布。(b)模型推导出的尘埃辐射分布，和观测到的影像约略一致。

图三：插画示意吸积盘正在喂食中心原恒星，从原恒星有喷流向外喷出。

图片版权：Yin-Chih Tsai

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.黄珞文-sites.google.com-ASIAA/Lauren Huang

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