美国宇航局的研究揭示了碎片磁盘不需要形成模式的行星

美国宇航局科学家开发的一个新模型表明，碎片磁盘中的偏心环可以形成没有行星。

许多众所周知的宿主行星也拥有含有灰尘和冰冷的颗粒的磁盘，由小行星和彗星之间的碰撞产生的颗粒也绕过恒星。这些碎片磁盘通常会显示急剧明确的环或螺旋模式，可以发出轨道行星的存在。天文学家研究磁盘特征作为更好地了解已知行星的物理性质，也可能发现新的方法。

但美国宇航局科学家的新研究在解释戒指和螺旋武器中听起来一种警示，作为新行星的路标。由于气体和灰尘之间的相互作用，碎屑盘在正确的条件下，可以自行产生窄环，无需行星。

观看这种模拟碎片盘中的变化灰尘密度和结构的生长，从其恒星延伸到远处阳光的轨道约为100倍。在左侧，从24度角看磁盘;在右边，它面对面。较浅的颜色显示出更高的粉尘密度。图像

“当气体大致等于灰尘的质量时，两者以导致灰尘丛生的方式相互作用，”NASA的喷射推进实验室的Sagan研究员威拉迪米尔Lyra表示Pasadena，加利福尼亚州。“实质上，煤气牧羊地粉尘进入了各种结构，我们期望看到一个星球。”

描述了调查结果的论文在7月11日本质上发表。

在红外波长的碎片磁盘中的温暖粉尘易于检测，但估计盘的气体含量是更大的挑战。结果，理论研究倾向于关注灰尘和冰颗粒的作用，对气体组分的关注相对较少。然而，冰冷的谷物蒸发和碰撞产生气体和灰尘，因此在某些水平时，所有碎片磁盘必须含有一定量的气体。

“我们所需要在我们的碎片磁盘模型中产生狭窄的戒指和其他结构是一系列气体，我们在大多数实际系统中检测到今天的一点天然气，”NASA的戈达德太空飞行的天体物理学家共同作者Marc Kuchner表示在马里兰州格林贝尔特的中心。

该图表比较了多个碎片盘系统的气体质量，并在光电不稳定性最重要的位置。水的系统含有如此大量的气体，即抑制不稳定性，但它可能在磁盘中心附近的相对无气区域中出现。图像

这是它的工作原理。当来自中央恒星的高能紫外线撞击一块尘埃和冰晶时，它将电子驱动颗粒。然后，这些高速电子与附近的气体碰撞并加热。

上升气体压力会改变轨道灰尘上的拖曳力，导致丛生长和更好地加热气体。该互动，天文学家称为光电不稳定，继续级联。丛生成千年，圆环和椭圆形特征成千上万年，与年轻太阳系在工作中的其他部队相比相对较短。

Lyra和Kuchner开发的模型显示了工作过程。

“我们在模拟中观看这种结构形式，”Lyra说。“一些戒指开始振荡，并且在任何时候，他们都有灰尘戒指的偏移外观，我们看到了许多星系，如Fomalhaut。”

此外，在模拟期间，在盘中的其他地方的灰尘密度也有多次的密集团块。当戒指中的丛生太密集时，环突破弧形，电弧逐渐收缩，直到仅保持单个紧凑的丛。在实际的碎片磁盘中，其中一些密集的团块可以反射足够的光以直接观察到。

“我们会发现这些团块是明亮的移动光源，这只是我们在寻找行星时寻找的东西，”添加了Kuchner。

研究人员得出结论，光电不稳定为碎片磁盘中发现的许多功能提供了一种简单而合理的解释，使得行星狩猎天文学家的工作只是一点点更难。

出版物：W.Lyra＆M. Kuchner，“在碎片圆形的碎片圆形圆形圆形，但没有行星，”自然499,184-187（2013年7月11日）; DOI：10.1038 / Nature12281

研究报告的PDF副本：在碎片磁盘的行星流体动力学模型中锋利的偏心环

图像：美国宇航局的戈达德太空飞行中心