尘埃旋涡是“行星的诞生”温床

在一个原行星盘出现了“尘埃陷阱”，似乎创造了行星诞生的“温床”，一直以来，科学家认为行星形成的机制并不复杂，只需要构造一个简单的蕴育行星的大圆盘，大量的尘埃和气体构成了原行星圆盘，从中孵化行星的大圆盘绕着一颗年轻的主恒星转动，圆盘内的尘埃和气体直截了当地凝固成微小的颗粒，小颗粒凝结成大颗粒，大颗粒在引力作用下继续聚合为岩石状固体。微米级尺寸的尘埃在相互碰撞中聚积成团块，小的团块累积成大的团块，固体物的尺寸不断增大，最终成长为一颗大尺度的行星。

然而，行星形成的简单理论有很多的疑问，天体物理学家行构建了行星形成过程的简单模型，发现了一个与简单的行星模型有冲突的计算结果，形成行星的团块物质一旦增加到足够大的尺度，团块物质发生的相互碰撞可能导致“四分五裂”和“粉身碎骨”的场景，大的团块体将会变成“天女散花”式的粉末状飞散物质。构造行星的团块物质朝主恒星的方向移动，而主恒星的引力作用限制了团块尺寸的扩大，行星的形成似乎不是简单地遵循模型的推演，天文学家产生了破解行星形成疑难的想法。

莱顿大学的科学家观测了一颗年轻的主恒星和周围旋转的尘埃大圆盘，使用了位于智利北部阿塔卡马的大型毫米和亚毫米射电阵列望远镜（ALMA），他们在距离地球390光年的一颗恒星的周围发现了一个新月状区域，在恒星周围圆盘内的这一区域形成了气体旋涡，新月状的气体漩涡没有阻止固体团块物的生长，反而构建了一处安全的避风港，作为“行星种子”的固体团块物获得了“风平浪静”的成长空间，大圆盘内的气体漩涡实际上是一处尘埃的“陷阱”或一个蕴育行星的“孵化器”，小的团块生长为大的团块，大的团块变成超大的团块，气体漩涡避免了区域内的团块物朝主恒星方向的移动，超大的团块物有足够的时间聚积成未来的行星核球。

科学家过去阐释了尘埃旋涡或尘埃陷阱的物理机制，然而，从实际观测证实了物理机制的理论假设，这是天文学说史上的第一次，观测和理论取得了一致性。在恒星CPH IRS48的周围有一个转动的气体状大圆盘，一颗伴随恒星旋转的行星在大圆盘内产生，在一个绕行星旋转的小圆盘内也能诞生一颗绕行星旋转的卫星，当行星的卫星诞生时，行星小圆盘内的某个区域被凿开了一个空洞，好似一个巨型的地面天坑。天文学家发现了原行星圆盘内的尘埃稠密度分布的不平衡性，一个区域的尘埃密集度是另一个区域尘埃密集度的130倍，极不均匀的尘埃分布是行星形成的一个重要因素。

荷兰莱顿大学的研究人员尼克·冯·马瑞尔解释说，天文观测结果证实了大颗的粒尘埃陷入了漩涡气流，尘埃颗粒通过漩涡气流的作用进行了重新分布，“尘埃陷阱”捕获了大的尘埃颗粒，阻止了它们向恒星方向的径向移动，作为行星种子的团块体在大圆盘内某个区域的“孵化器”顺利地增大，尺寸不断变大的尘埃颗粒终于壮大为岩石一般的大小，岩体的宽度达到了1公里或1公里以上。原行星盘内出现了“尘埃陷阱”，出现了行星“茁壮成长”的关键条件，大堆尘埃在年轻的主恒星周围凝固成岩块，难以计数的固体岩块聚合为行星。

莱顿大学的天文学家发现了行星形成的奇异机制，填补了天文学研究的一项空白，人们过去对行星形成的机制有一些悬而未决的认识，《科学》杂志发表了莱顿大学的观测成果。尘埃旋涡为早期行星的形成提供了庇护所，原行星盘由尘埃和气体构成，但不是在圆盘内的任何区域都能轻而易举地形成行星，作为行星种子的尘埃颗粒只有在庇护所或孵化器中发芽和生长，才能最终成长为一颗伴随主恒星旋转的行星。

天文学的第一次发现有原创的科学价值，他们有了推广发现成果的兴趣和信念，期待在更大尺度的结构或在其它原行星盘内找到同样的“尘埃陷阱”，它们也许不存在，只能说明在恒星CPH IRS48周围出现的原行星盘是一个特例，它们也许存在，可以说明在恒星CPH IRS48周围出现的原行星盘不是一个特例，而是有普遍性，从普遍性的解释中发展为行星理论的“标准模型”，从行星形成的特殊性理论上升为一般性理论。

（编译：2021-6-7）

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