大家對溜冰選手的「轉圈」表演有印象嗎?當她手臂朝身體「內縮」的時候,速度是不是自動變快了?事實上,自然界裡所有自轉的物體變小或縮小時,轉速都會加快,這是大自然的規則,宇宙裡,氣體塵埃雲不斷收縮而形成新恆星的時候,也是這樣!
但是有一件事情天文學家還一直搞不太懂,如果朝內收縮的雲氣團越轉越快,最後氣體不是會被甩出去?像洗衣機裡的溼衣服也都因為離心力而被朝外甩,所以洗衣機脫完水時,衣服都是「趴」在洗衣機的圓筒壁上。如果像這樣,然後氣體都被甩出去太空中了,那怎麼還會有足夠氣體可用來製造新恆星?新生恆星怎麼能達得到成熟恆星的大小?
這次,一群日本天文學家與法國天文學家一起合作,找到了問題的一部分解答。他們用ALMA望遠鏡研究一個叫做L1527的新生恆星,這個正在成形中的恆星外面有個未來將會形成行星的氣體塵埃盤。在這個氣體塵埃盤的更外面,還有一片更大的冷氣體塵埃雲,一開始恆星塌縮就是從那裏開始的。巨大雲團裡包裹著未來會形成行星的盤,像肉包把中間扁平的肉餡包起來那樣,外層的那部分叫做「包層」。
ALMA經過觀測證實,包層裡面的物質流向是「朝內」的,也就是「朝向中心恆星」的;越靠近恆星,物質流動轉速越快。但在盤的外邊,科學家看到氣體塵埃粒子堆疊起來,好像「塞車」了!按預期情況,這個區域裡的物質應該會被甩到太空裡才對,但是因為塞車,所以,不容易被甩出去了。
甩不出去的氣體塵埃,從盤的水平面或者朝上或者朝下偏轉,換句話說,也就是從原恆星的位置做垂直方向的流動,這樣會帶走一些「轉動能量」(正式名稱叫做「角動量」),結果,讓剩下來的氣體塵埃進入盤的轉動速度放慢!因此,盤中心的那個恆星寶寶才可以越長越大。
天文學家指出,這次,更認識恆星形成問題又向前跨一步了。未來ALMA對其他原恆星的觀測希望能提供更多線索。


 

發現了什麼?

L1527是位在金牛座的一個新生原恆星。它的位置就在一大團冷分子氣體雲裡面,和地球的距離是450光年。盤狀的氣體和塵埃圍繞著這個正在形成的恆星寶寶,氣體塵埃盤未來有可能會孕育出一些行星。從地球角度看這個盤,所看到的是它的側面,這個角度很方便觀察到盤的垂直構造,還有包覆在盤外、較冷物質形成的「包層」。從內圈盤到外圈包層,兩者中間夾著的一個邊界區,距離中心恆星是 150 億公里,這個區域不只是這批天文學家發現氣體塵埃好像碰到堵車堆積不動的區域,也是發生「垂直外流」的起源地。

誰發現的?

觀測L1527的團隊陣容相當大,主持人是坂井 南美,她是日本埼玉縣理化學研究所(RIKEN)恆星及行星形成研究室的一位准主任研究員。這個團隊多數成員來自日本,另外,坂井博士也取得與法國天文學家的合作。他們的這項成果,發表在天文研究人員會閱讀的專門雜誌《皇家天文學會月報》上。