銀河系中心發現螺旋「原恆星盤」 由掠過大質量星體助形成

上月刊於《自然天文》的國際研究指,於銀河系中心發現了一個微型螺旋星系,圍繞著一顆大恒星旋轉,情況就如一個宇宙中的俄羅斯娃娃一樣。

這顆恆星距離地球約 26,000 光年,靠近密集且星塵飛揚的銀河系中心,質量約為太陽的 32 倍,位於一個巨大的旋轉氣體吸積盤內,稱為「原恆星盤」,而此星盤本身的寬約 4,000 個天文單位,是地球與太陽之間距離的 4,000 倍。這也是人類首次拍下銀河系中心原恆星盤的影像。

這樣的星盤在宇宙中廣泛存在,可充當恆星燃料,幫助年輕恆星在數百萬年的時間內成長至類似太陽的明亮恆星。然而,天文學家以前從未見過這樣的星系:一個微型星系在銀河系中心附近「危險地」運行。

這個迷你螺旋星系是如何形成的,人類還會有更多類似發現嗎?答案可能在於一個神秘星體,其質量大約是太陽的 3 倍,潛伏在螺旋盤的軌道之外。

團隊利用智利的阿塔卡瑪毫米/亞毫米波陣列望遠鏡(ALMA)的高分辨率觀測數據發現,星盤似乎並無以一種自然的螺旋形狀移動。相反,星盤似乎實際上是被另一個星體近乎互相碰撞所牽動,這可能就是在星盤附近仍然可見的神秘、是太陽體積 3 倍的星體。

為了驗證這個假設,團隊計算這個神秘星體的十幾個潛在軌道,然後進行模擬,看看這些軌道中是否有任何一個可以使物體離原恆星盤足夠近,從而將其變成螺旋狀。

團隊發現,如果該物體遵循一條特定軌道,可能在大約 12,000 年前掠過星盤,擾動附近星塵並足以形成今天所見的螺旋星系形狀。

中國科學院的聲明指出,研究表明在恆星形成的早期階段,吸積盤演化會頻繁受到飛掠作用這類動力學過程的影響,從而顯著影響恆星和行星的形成。因此,研究吸積盤演化不能將其作為孤立系統看待,應考慮動力學作用。對於更大質量的恆星,尤其在銀河系中心這樣高恆星密度的環境中,此類飛掠作用可能十分頻繁。

團隊又表明,由於銀河系中心的恆星密度是我們銀河系其他地區的數百萬倍,因此在銀河系中心很可能經常發生類似的事件。這亦代表銀河系中心可能有大量微型螺旋星系等待被發現。 

來源:

Live Science, Bizarre spiral object found swirling around Milky Way’s center

報告:Lu, X., Li, G.X., Zhang, Q.Z. & Lin, Y.X. (2022). A massive Keplerian protostellar disk with flyby-induced spirals in the Central Molecular Zone. Nature Astronomy. doi: 10.1038/s41550-022-01681-4

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