巨大气盘引发了有关行星形成理论的问题

 
碎片盘的综合ALMA图象在年轻星49 Ceti附近的。灰尘的分布以红色显示;一氧化碳的分布以绿色显示;碳原子的分布以蓝色显示。图片来源：ALMA(ESO / NAOJ / NRAO)，Higuchi等。使用阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)的天文学家发现了一颗年轻的恒星，周围环绕着惊人的气体。这颗名为49 Ceti的恒星已有4000万年的历史，传统的行星形成理论预测，气体应在该年龄之前消失。令人难以置信的大量气体要求重新考虑我们目前对行星形成的理解。
行星由围绕年轻恒星的气态尘埃盘(称为原行星盘)形成。尘埃粒子聚集在一起，形成类似于地球的行星，或者通过从圆盘上收集大量气体以形成类似木星的气态巨型行星，从而成为更大型行星的核心。根据目前的理论，随着时间的流逝，磁盘中的气体要么被合并到行星中，要么被来自中心恒星的辐射压力吹走。最终，这颗恒星被行星和一团尘土飞扬的碎片所包围。这个尘土飞扬的圆盘叫做碎片圆盘，它暗示着行星的形成过程即将结束。
射电望远镜的最新进展使这一领域感到惊讶。天文学家已经发现，几个碎片盘仍然具有一定数量的气体。如果气体在碎片盘中停留的时间很长，行星种子可能有足够的时间和物质演化为像木星这样的巨型行星。因此，碎片盘中的气体会影响所得行星系统的组成。
日本国家天文台(NAOJ)的天文学家Hi口彩说：“通过使用ASTE望远镜进行了100多个小时的观察，我们在残骸圆盘中的49 Ceti附近发现了原子碳气体。” ASTE是由NAOJ运营的智利直径10米的射电望远镜。 “作为自然的扩展，我们使用ALMA来获得更详细的视图，这给了我们第二个惊喜。在49 Ceti附近的碳气比我们以前的估计多了10倍。”
碎片盘的ALMA图像，位于年轻恒星49 Ceti附近。灰尘的分布以红色显示;一氧化碳的分布以绿色显示;碳原子的分布以蓝色显示。图片来源：ALMA(ESO / NAOJ / NRAO)，Higuchi等。由于ALMA的高分辨率，该小组首次揭示了碎片盘中碳原子的空间分布。碳原子比一氧化碳分布更广泛，一氧化碳是年轻恒星周围第二大最丰富的分子，而氢分子最丰富。碳原子的数量如此之大，以至于研究小组甚至从一种稀有碳13C中检测到微弱的无线电波。这是在任何天文物体中首次检测到492 GHz时13C发射，通常隐藏在正常12C发射之后。
Higuchi说：“ 13C的含量仅为12C的1%，因此在碎片盘中检测到13C完全是出乎意料的。” “有明显证据表明，49 Ceti的天然气量惊人地多。”
气体的来源是什么?研究人员提出了两种可能性。一个是残留气体在行星形成的最后阶段幸免于耗散过程。然而，在活跃的行星形成阶段，第49 Ceti附近的气体数量与年轻得多的恒星周围的气体数量相当。没有理论模型可以解释这么多气体可以持续这么长时间。另一种可能性是气体是通过像彗星这样的小物体的碰撞而释放的。但是，解释49 Ceti附近大量天然气所需的碰撞次数太大，无法容纳在当前的理论中。 ALMA的当前结果促使人们重新考虑行星形成模型。