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科维理天文与天体物理研究所Greg Herczeg领导的观测项目发现亮度变化的年轻恒星
日期: 2017-11-02  信息来源: 科维理天文与天体物理研究所

一个国际合作研究团队发现一颗年轻恒星正发生着罕见的亮度变化。在18个月的观测中,这颗恒星发生了令科学家意想不到的反复闪烁。这一现象可能暗示着行星的存在。

这一发现是詹姆斯麦克斯韦望远镜(JCMT)变源巡天的初步成果。该项目计划在三年内对银河系内的八个大型年轻恒星形成区进行监测,寻找其中存在亮度变化的年轻恒星。目前的成果来源于前一年半的观测数据。这项巡天观测由加拿大国家研究院研究员Doug Johnstone和北京大学科维理天文与天体物理研究所教授Greg Herczeg共同领导,并得到了来自加拿大、中国大陆及台湾地区、韩国、日本和英国等各地天文学家的广泛参与和支持。

“年轻恒星EC53的亮度变化表明,有一个较大的物体正在影响着中心恒星的结构和引力。而这一亮度变化每18个月重复一次暗示着这一影响作用很可能来自于围绕中心恒星转动的一颗正在形成的行星。”Doug Johnstone说道。当行星绕恒星运转时,它产生的引力作用会改变气体降落到恒星上的速率,从而导致观测到的亮度变化。年轻恒星通常诞生于星系中分子气体富集的区域。在诞生初期,恒星被包裹在由气体和尘埃组成的厚密包层中,而包层物质会在短时间内形成扁平的盘状结构。行星就在这些盘状结构中逐渐形成。由于包层物质遮蔽了中心恒星的光学图像,天文学家们试图通过对包层物质的研究来了解位于其中心的年轻恒星。恒星通过自身引力作用吸取盘中的气体来实现质量增长,同时在这一过程中释放出巨大的能量加热包层中的物质。天文学家们则利用像JCMT这样对亚毫米波段敏感的望远镜来测量包层物质的亮度变化以揭示中心恒星的增长过程。

 
图片展示的是利用JCMT拍摄的近邻恒星形成区巨蛇座主要区域亚毫米波段亮度图。两图对比显示时隔一年的亮度变化,其中左图是年轻恒星EC53较暗时期(2016年2月),而右图是明亮时期(2017年2月)。图中明亮的黄色区域表示年轻恒星的位置,而红色区域则代表围绕年轻恒星的气体。

来自韩国忠南国立大学的研究生Hyunju Yoo和她的指导老师、庆熙大学教授Jeong-Eun Lee细致分析了巨蛇座主要区域的观测结果,最终发现了EC53的亮度变化。尽管过去的观测表明EC53在近红外波段存在周期性的光变,但这些亚毫米波段的观测结果对于证实亮度变化是来源于吸积气体的温度变化具有至关重要的作用。

Jeong-Eun Lee说:“这批新数据揭示的瞬变现象在过去的观测中从未出现过,因此我推测这颗年轻恒星身上一定有一些奇特而有趣的事情在发生。而最终的结果也证实这的确是一颗很特殊的恒星变源,同时也为研究恒星和行星形成提供了新的探索思路。”

在这项为期三年的亚毫米波巡天项目的剩余时间里,该团队会继续对EC53进行监测,同时也将搜寻更多的年轻恒星变源,以加深对恒星和行星形成过程的理解。在现有数据中,另有数个变源候选体有待证实。结合另外的望远镜设备,比如位于智利的阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波干涉阵(ALMA),这项研究将为恒星和行星的形成时标提供新思路,包括行星形成到底开始于恒星形成的过程中还是恒星形成基本完成之后。

Greg Herczeg说:“这项发现标志着一个重要的转折点;亚毫米波天文学探索我们星系的方式由拍摄图片开始向拍摄视频转变。在过去的25年里,天文学家与工程师们通力合作,致力于建造更先进的观测设备来研究恒星形成的早期阶段。现在我们可以通过这些设备,对一些区域进行持续性观测来加强对恒星形成过程的理解。而这次的发现只是一个例子。它告诉我们,我们能学到的还很多。”

使用亚毫米波设备对年轻恒星的亮度进行长时间监测是一种非常规的观测方式。它的成功是基于新一代成像技术(如SCUBA-2)以及精准的数据校准和测量方法的应用。JCMT位于夏威夷莫纳克亚山顶,是世界上最大的单天线亚毫米波望远镜。JCMT由东亚天文台负责运营,是中国大陆及台湾地区、韩国以及日本的共同合作项目,同时获得了加拿大和英国天文界的大力支持。加拿大天文数据中心对JCMT的档案数据提供支持。

这项研究结果已被《天体物理学》杂志(ApJ)接收发表,并可在线获取。

编辑:白杨


   
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