在4000万岁恒星周围，发现大量的气体，或将改写行星诞生理论

天文学家使用阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)发现了一颗被大量气体包围的年轻恒星，这颗名为49
Ceti的恒星有4000万年历史，经典的行星形成理论预测，到那个年龄，气体应该已经消失。令人费解的大量气体迫使天文学家重新考虑目前对行星形成的理解。行星是在年轻恒星周围被称为原行星盘的气态尘埃盘中形成，尘埃粒子聚集在一起，形成类似地球的行星，或者通过从圆盘收集大量气体形成类似木星的气态巨型行星，成为更大质量行星的核心。

根据目前的理论，随着时间的推移，圆盘中的气体要么被并入行星，要么被中央恒星的辐射压力吹走。最后，这颗恒星被行星和一片碎片所包围。这个充满碎片的圆盘被称为碎片圆盘，暗示着行星形成过程即将结束。射电望远镜最新进展在这一领域产生了令人惊讶的结果。天文学家发现，几个碎片盘仍然含有一定数量的气体。

如果气体在碎片盘中停留很长时间，行星种子可能有足够的时间和物质演化到像木星这样的巨型行星。因此，碎片盘中的气体会影响所形成行星系统的组成。日本国家天文台(NAOJ)天文学家Aya Higuchi说：我们利用ASTE望远镜100多个小时的观测，在49 Ceti恒星附近的残骸圆盘中发现了原子碳气。ASTE是由NAOJ在智利运营的直径10米的射电望远镜。

作为自然延伸，天文学家使用ALMA获得了更详细的视图，获得了二个惊喜，49 Ceti附近的碳气原来比之前估计的丰富10倍。由于ALMA的高分辨率，研究小组首次揭示了残骸圆盘中碳原子的空间分布。碳原子的分布比一氧化碳更广泛，一氧化碳是年轻恒星周围第二丰富的分子，氢分子是最丰富的。碳原子数量如此之大，以至于研究小组甚至探测到罕见碳C13发出的微弱无线电波。

这是首次在492 GHz天文物体中检测到C13发射，这通常隐藏在正常的C12发射之后。C13的量只有C的121%，因此在碎片盘中检测到C13完全是意想不到的，有明确的证据表明，49 Ceti的气体量惊人地大。气体的来源是什么？研究人员提出了两种可能性：其一是，在行星形成的最后阶段，它是在消散过程中幸存下来的残余气体。

然而，49 Ceti恒星附近的气体量，与活跃行星形成阶段年轻得多恒星周围的气体量相当。没有理论模型可以解释为什么这么多的气体可以持续这么长时间。另一种可能性是气体是通过彗星等小天体的碰撞释放出来的。但是，要解释49Ceti恒星附近大量气体所需的碰撞次数太大了，在目前理论中是无法容纳的，目前ALMA观测结果促使天文学家重新考虑行星形成模型。

博科园｜研究/来自：日本国立天文台

参考期刊《天体物理学》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab3d26

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