在年轻恒星周围的尘埃和气体圆盘中，出现了神秘的结构。博士生保罗·卡佐莱蒂(Paolo Cazzoletti)与尤文·范·迪肖克(Ewin Van Dishoeck)教授一起研究如何解释这些形式，如环形、螺旋形和孔洞。自从20世纪90年代发现第一颗系外行星以来，到现在已经发现了4000多颗系外行星。行星是在年轻恒星周围的原行星盘中形成。首先，尘埃聚集成颗粒，逐渐增长到鹅卵石大小，最终形成岩石和行星。
如果它们足够大和足够重，它们可以吸引盘中的气体，在某些情况下，它们会成长为像木星和土星这样的气体巨星。在第一次望远镜观测中，原行星盘看起来光滑而对称，但这在大约七年前就改变了。使用智利的阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)射电望远镜，天文学家能够更详细地观察到这些圆盘。这些观察结果表明，它们并不对称和光滑，我们看到了结构和形状，比如洞、环和马蹄形和香蕉形的底座，这是一个惊喜。
（博科园图示）HD135344B周围尘埃中马蹄形和环状结构的不同波长和分辨率观测。图片：Paolo Cazzoletti
对此最常提及的解释是一个或多个行星存在，它们可以与气体圆盘中的灰尘和气体相互作用，形成结构。但发现的行星比解释所有尘埃和气体结构所需的行星要少，这使得这些结构更加神秘，所以不得不寻找其他的解释。研究了ALMA对HD135344B的观测，HD135344B是围绕着一颗年轻恒星的圆盘，这个气体圆盘并不对称，南侧是一个香蕉形的结构，它看起来像是一种尘埃漩涡。此外，圆盘上层的细小尘埃颗粒形成螺旋臂。
天文学家最初认为这是由于盘片外部区域存在行星造成，但是没有发现任何行星，研究描述了非对称尘埃漩涡是如何形成螺旋臂的，如果是这样的话，只需要一颗靠近恒星的行星来解释观测到结构的其余部分。除了这项观测工作，研究人员还进行了理论研究，以解释原行星盘气体中的环状结构，为此把重点放在氰化物分子上。研究看到这些环形气体结构有两种可能性，这可能是由原行星盘上的环形孔造成。
或者说没有空洞，但由于氰化物分子的化学作用和发光方式，似乎只有一个空洞。通过分析理论模型，发现观测到的环状形状与尘埃盘形状没有关系，它们主要是化学空洞，因为母星附近的氰化物较少。本研究有助于更好地理解原行星圆盘中的结构如何形成，有了这些知识，未来天文学家们希望找出这些结构与行星的形成，以及在过去25年中观察到的系外行星系统多样性是如何相关的。
博科园｜研究/来自：莱顿大学
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