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天文学家使用最先进的射电望远镜之一，在一颗年轻恒星周围的尘埃和气体圆盘中发现了一种罕见的分子，这可能为天文学家面临的难题之一提供了答案。这颗名为HD 163296的恒星距离地球330光年，是在过去600万年中形成的。它被一个由尘埃和气体组成的圆盘包围着，即所谓的原行星盘。正是在这些原行星盘中诞生了年轻的行星，使用智利阿塔卡马沙漠的射电望远镜，研究人员能够探测到一个极其微弱的信号。
表明存在一种稀有形式的一氧化碳(13C17O)（被称为同位素）。这次探测使得利兹大学领导的一个国际科学家合作，比以往任何时候都更准确地测量了圆盘中气体的质量。结果表明，原行星盘比之前认为的要重得多，或者说更“大”。领导这项研究的利兹大学博士研究员爱丽丝·布斯说：
我们的新观察表明，原行星盘中隐藏的质量比以前观测结果多2到6倍。就行星系统在原行星盘中的诞生而言，这是一个重要的发现：如果它们含有更多的气体，那么它们就有更多的“建筑材料”来形成更大的行星。这项研究在原行星盘中首次检测到稀有形式的一氧化碳(13C17O)：原行星盘气体质量的强健示踪剂，其研究发现于2019年9月12日发表在《天体物理学》期刊上。
这个结论来得正是时候，近期对原行星盘的观察令天文学家困惑不已，因为它们似乎没有包含足够的气体和尘埃来创造所观察到的行星。利兹大学的研究员约翰·伊利博士说：原行星盘与系外行星的质量差异，提出了关于行星如何以及何时形成的严重问题，然而，如果其他原行星盘隐藏的质量与HD 163296相似。那么到目前为止，我们可能只是低估了它们的质量。天文学家可以通过观察一氧化碳等分子发出多少光来测量原行星盘的质量。
如果原行星盘足够密集，那么它们可以阻挡更常见形式一氧化碳发出的光，这就可能导致科学家低估存在的气体的质量。本项研究使用了一种技术来观察稀有形式的一氧化碳(13C17O)，这使我们能够深入观察原行星盘内部，找到以前隐藏的气体储存库。研究人员使用了世界上最先进的射电望远镜之一：阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)-位于阿塔卡马沙漠的高空。
ALMA能够观察肉眼看不见的光，使天文学家能够观察到所谓的“冷宇宙”：即使用光学望远镜看不见的空间部分。研究表明，ALMA让我们对宇宙的理解做出了惊人贡献，帮助天文学家更准确地描绘出导致新行星形成的物理学图景。当然，这也有助于我们理解太阳系和地球是如何形成的。ALMA将能在许多其他原行星盘中观察到这种罕见形式的CO，这样做就可以更准确地测量它们的质量，并确定科学家是否系统性地低估了它们包含的物质。
博科园｜研究/来自：利兹大学
参考期刊《天体物理学》
DOI: 10.3847/2041-8213/ab3645
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