中大新聞網(wǎng)訊（通訊員潘劉彬）近日，物理與天文學(xué)院潘劉彬教授課題組在原行星盤形成研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于《Nature Astronomy》。潘劉彬教授擔(dān)任共同第一作者和唯一通訊作者。
研究團(tuán)隊(duì)挑戰(zhàn)了原行星盤孤立形成與演化的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，通過分析星際超音速湍流提供的角動(dòng)量，成功預(yù)言原行星盤尺寸以及角動(dòng)量與前主序星質(zhì)量的關(guān)系。此前，原行星盤理論模型主要關(guān)注盤內(nèi)物理過程，忽略了外部環(huán)境的影響。傳統(tǒng)理論假設(shè)其形成結(jié)束于原恒星塌縮并從此孤立演化，這導(dǎo)致許多觀測(cè)結(jié)果難以解釋，且與相關(guān)理論和數(shù)值研究結(jié)果相抵觸。
本研究提出了新的形成方案：前主序星原行星盤主要通過Bondi-Hoyle吸積周邊氣體形成，該吸積過程可提供充足的氣體質(zhì)量與角動(dòng)量。研究的一項(xiàng)核心理論成果是對(duì)超音速星際湍流中角動(dòng)量的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)了角動(dòng)量的兩個(gè)不同貢獻(xiàn)及其對(duì)尺度的不同依賴關(guān)系。其中，第一個(gè)貢獻(xiàn)來源于超音速湍流中強(qiáng)烈密度漲落造成的吸積區(qū)域幾何中心和質(zhì)量中心的偏差；這一貢獻(xiàn)在Bondi-Hoyle吸積捕捉的角動(dòng)量中占主導(dǎo)， 而此前的研究并未認(rèn)識(shí)到。
“基于這一貢獻(xiàn)的理論計(jì)算，本研究預(yù)言了原行星盤尺寸，解釋了行星盤角動(dòng)量與恒星質(zhì)量的關(guān)系，并與觀測(cè)數(shù)據(jù)相符。論文同時(shí)展示了數(shù)值模擬中發(fā)現(xiàn)的Bondi-Hoyle吸積的證據(jù)。”潘劉彬團(tuán)隊(duì)介紹，“研究中提出的方案與近期的觀測(cè)結(jié)果和大尺度數(shù)值模擬結(jié)果相互佐證，若進(jìn)一步被觀測(cè)證實(shí)，將改寫現(xiàn)有理論模型，為解決現(xiàn)有模型中的難題提供新的途徑。”
圖注：模擬中的大小為1.2 pc的子區(qū)域中的氫柱密度。 圖中心的一引力束縛的主序星三星系統(tǒng)（尺寸大小約1000AU的小長方體區(qū)域）。插圖為小長方體區(qū)域在三個(gè)方向的投影，可以清晰看到Bondi–Hoyle吸積的尾巴。隨著恒星軌道運(yùn)動(dòng)，Bondi–Hoyle吸積的尾巴不斷交織扭曲。
