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原行星盘
,创建页面，内容为“'''原行星盘'''是在新形成的年轻恒星（如金牛座T）外围绕的浓密气体，因为气体会从盘的内侧落入恒星的表面，所以可以…”
'''原行星盘'''是在新形成的年轻恒星（如金牛座T）外围绕的浓密气体，因为气体会从盘的内侧落入[[恒星]]的表面，所以可以视为是一个吸积盘。但是，不能将这个过程与恒星形成时的吸积混淆在一起。<ref>[https://www.sohu.com/a/331973216_422567 原行星盘: 行星诞生的摇篮]，搜狐，2019-08-06</ref>
==简介==
许多新形成的恒星周围都被一种叫做“原行星盘”的结构所包围，其中包含形成未来恒星系统的所有物质。环绕金牛座T的原行星盘，温度与大小都与双星周围的盘不同。原行星盘的半径可以达到1，000天文单位，但是温度并不高，在它们最内侧的温度也不过1，000K，并且经常有喷流伴随着。
典型的原行星盘来自主要是氢分子的分子云。当分子云分得的大小达临界质量或是密度，将会因自身重力而塌缩。而当云气开始塌缩，这时可称为太阳星云，密度将变得更高，原本在云气中随机运动的[[分子]]，也因而呈现出星云平均的净角动量运动方向，角动量守恒导致星云缩小的同时，自转速度亦增加。这种自转也导致星云逐渐扁平，就像制作意大利薄饼一样，形成盘状。从崩塌起约十万年后，恒星表面的温度与主序带上相同质量的恒星相同时，恒星将变得可以被看见，就像金牛座T的情况。吸积盘中的气体在未来的一千万年中，盘面消失前，仍会继续落入恒星。盘面可能是被年轻恒星的恒星风吹散，或仅仅是因为吸积之后，单纯的停止辐射而结束。发现的最老的原行星盘已经存在了二千五百万年之久。
太阳系形成的星云假说描述原行星盘如何发展成行星系统。[[静电]]和引力互相作用在盘面上的尘埃粒子和颗粒，使它们生常成为星子。这个过程与会将气体吹散的恒星风竞争，将气体累积并将物质拉入金牛座T的中心。
在我们的银河系内，已经观测到一些年轻恒星周围的原行星盘。第一个是在1984年发现的绘架座β，最近的则是[[哈勃太空望远镜]]发现在猎户座大星云内正在形成的原恒星盘。
天文学家已经在距离太阳不远的恒星，天琴座织女星、北冕座贯索四、和南鱼座北落师门，发现大量的原行星盘材料，或许本身就已经是原行星盘。
包含织女和北落师门的北河二共同运动星团被分辨出来。利用希巴古卫星资料，估计北河二星团年龄约二亿年（误差约一亿年），这显示以[[红外线]]观察到的织女和北落师门周围的残余物质可能已成星子，而不仅仅是原行星盘了。哈柏太空望远镜已经成功的观测北落师门的原行星盘，并证实猜测。
“原行星盘”能够形成潜在的[[行星]]和小行星等天体，然而这种转变是如何发生的，对科学家来说一直是个谜团，直到他们掌握了其中物质的“湍流”运动（turbulence）。“湍流”运动被某些人看作经典物理学中最后一个伟大难题。
==模拟==
[[美国]]科学家研究小组通过对“原行星盘”中湍流的理解，建立了模拟恒星系统演化的更加精确模型。
科学家首要面对的挑战是要为计算机模拟建立一个正确的模型，美国科罗拉多大学的科学家Jake Simon说：“我们的数值模拟通常使用的是一种非常特别的模型，那就是密度和温度随着离恒星的距离而变化。此外，还必须要考虑原行星盘中磁场的结构和强度，以及其中的电离结构，例如要找出其中哪里有足够的温度、亦或有强烈的辐射源能够把分子和原子中的电子敲掉，而产生正电荷离子。电离结构尤其重要，因为发生电离的原行星盘部分湍流会更加旺盛”。
第二个挑战是如何处理计算机模拟中的技术细节问题。Jake Simon说：“在某些区域，其中的电子和[[磁场]]牢固结合在一起，而离子不会，这样就会导致一种称为‘霍尔效应’的物理现象，我们的数值模拟还不能精确捕捉这种效应。”
==成因==
原行星盘是环 绕在年轻恒星周围，由相对较高密度的气体和尘埃组成的气体盘。原行星盘在分子云坍缩过程中与年轻的恒星同时形成，并围绕恒星旋转。原行星盘的半径可达 1000 AU （天文单位），它是行星系统的诞生地。原行星盘的主要成分是气体，并含有少量尘埃。尽管尘埃在原行星盘内所占的质量比很低，却是原行星盘辐射转移的主角， 对原行星盘的演化起着至关重要的作用。
HL Tau是距地球140 pc的一颗年轻恒星，由于其周围存在一个原行星盘，HL Tau系统一直是毫米波天文观测的热点。2014年，ALMA发布了针对HL Tau系统的科学测试观测结果，表明该系统的原行星盘内存在多个明暗交错的环带。此项观测结果是2014年国际天文学界的重大发现之一，并引起了 公众的广泛关注。这是天文学家第一次得到原行星盘的高[[分辨率]]图像（分辨率为～3.5 AU），其给出的结构特征对研究行星系统的形成演化有重要意义，因为我们太阳系的行星系统就是诞生于和HL Tau系统类似的原行星盘中。更为重要的是，HL Tau系统内明暗交错的环带与理论上由类木行星（例如木星）在气体盘中打开的空带（gap）相符。这些观测到的明暗环带究竟是什么，它们又是如何形成的 呢？
针对HL Tau原行星盘内明暗环带的成因解释主要可分为两类：第一类解释试图从原行星盘内的物理环境出发，比如Rossby wave instability，zonal flow，不同温度下不同物质的凝结等机制。第二类解释是行星与气体盘、尘埃盘的相互作用导致，即观测到的暗条纹即是行星形成理论中巨行星在盘内打开的空 带的观测证据。
在该项研究中，科研人员首先基于原行星盘内行星与气体、尘埃相互作用的模型，开展了几十组数值模拟计算，并考虑辐射转移过程计算了不同模型参数所对应的 观测图像，最终给出了一组最佳拟合ALMA观测数据的结果。 该项工作表明，三颗位于13.1，33.0和68.6 AU处，质量分别为0.35，0.17和 0.26 木星质量的行星可以得到和ALMA观测结果非常相符的毫米波图像。 研究人员根据ALMA的观测结果限定了HL Tau原行星盘内的光谱指数与尘埃大小。研究表明，观测到的暗条纹属于光学薄的真正空带，而且这些空带是在气体盘和尘埃盘内同时存在的。研究结果揭示了以 行星与原行星盘的相互作用是这些明暗交错的环带特征的成因。这项工作不仅有助于人们深入理解HL Tau系统中原行星盘的演化和行星形成过程，对于认识我们[[太阳系]]的起源演化也有重要科学意义。
==参考文献==
[[Category:320 天文學總論]]
==简介==
许多新形成的恒星周围都被一种叫做“原行星盘”的结构所包围，其中包含形成未来恒星系统的所有物质。环绕金牛座T的原行星盘，温度与大小都与双星周围的盘不同。原行星盘的半径可以达到1，000天文单位，但是温度并不高，在它们最内侧的温度也不过1，000K，并且经常有喷流伴随着。
典型的原行星盘来自主要是氢分子的分子云。当分子云分得的大小达临界质量或是密度，将会因自身重力而塌缩。而当云气开始塌缩，这时可称为太阳星云，密度将变得更高，原本在云气中随机运动的[[分子]]，也因而呈现出星云平均的净角动量运动方向，角动量守恒导致星云缩小的同时，自转速度亦增加。这种自转也导致星云逐渐扁平，就像制作意大利薄饼一样，形成盘状。从崩塌起约十万年后，恒星表面的温度与主序带上相同质量的恒星相同时，恒星将变得可以被看见，就像金牛座T的情况。吸积盘中的气体在未来的一千万年中，盘面消失前，仍会继续落入恒星。盘面可能是被年轻恒星的恒星风吹散，或仅仅是因为吸积之后，单纯的停止辐射而结束。发现的最老的原行星盘已经存在了二千五百万年之久。
太阳系形成的星云假说描述原行星盘如何发展成行星系统。[[静电]]和引力互相作用在盘面上的尘埃粒子和颗粒，使它们生常成为星子。这个过程与会将气体吹散的恒星风竞争，将气体累积并将物质拉入金牛座T的中心。
在我们的银河系内，已经观测到一些年轻恒星周围的原行星盘。第一个是在1984年发现的绘架座β，最近的则是[[哈勃太空望远镜]]发现在猎户座大星云内正在形成的原恒星盘。
天文学家已经在距离太阳不远的恒星，天琴座织女星、北冕座贯索四、和南鱼座北落师门，发现大量的原行星盘材料，或许本身就已经是原行星盘。
包含织女和北落师门的北河二共同运动星团被分辨出来。利用希巴古卫星资料，估计北河二星团年龄约二亿年（误差约一亿年），这显示以[[红外线]]观察到的织女和北落师门周围的残余物质可能已成星子，而不仅仅是原行星盘了。哈柏太空望远镜已经成功的观测北落师门的原行星盘，并证实猜测。
“原行星盘”能够形成潜在的[[行星]]和小行星等天体，然而这种转变是如何发生的，对科学家来说一直是个谜团，直到他们掌握了其中物质的“湍流”运动（turbulence）。“湍流”运动被某些人看作经典物理学中最后一个伟大难题。
==模拟==
[[美国]]科学家研究小组通过对“原行星盘”中湍流的理解，建立了模拟恒星系统演化的更加精确模型。
科学家首要面对的挑战是要为计算机模拟建立一个正确的模型，美国科罗拉多大学的科学家Jake Simon说：“我们的数值模拟通常使用的是一种非常特别的模型，那就是密度和温度随着离恒星的距离而变化。此外，还必须要考虑原行星盘中磁场的结构和强度，以及其中的电离结构，例如要找出其中哪里有足够的温度、亦或有强烈的辐射源能够把分子和原子中的电子敲掉，而产生正电荷离子。电离结构尤其重要，因为发生电离的原行星盘部分湍流会更加旺盛”。
第二个挑战是如何处理计算机模拟中的技术细节问题。Jake Simon说：“在某些区域，其中的电子和[[磁场]]牢固结合在一起，而离子不会，这样就会导致一种称为‘霍尔效应’的物理现象，我们的数值模拟还不能精确捕捉这种效应。”
==成因==
原行星盘是环 绕在年轻恒星周围，由相对较高密度的气体和尘埃组成的气体盘。原行星盘在分子云坍缩过程中与年轻的恒星同时形成，并围绕恒星旋转。原行星盘的半径可达 1000 AU （天文单位），它是行星系统的诞生地。原行星盘的主要成分是气体，并含有少量尘埃。尽管尘埃在原行星盘内所占的质量比很低，却是原行星盘辐射转移的主角， 对原行星盘的演化起着至关重要的作用。
HL Tau是距地球140 pc的一颗年轻恒星，由于其周围存在一个原行星盘，HL Tau系统一直是毫米波天文观测的热点。2014年，ALMA发布了针对HL Tau系统的科学测试观测结果，表明该系统的原行星盘内存在多个明暗交错的环带。此项观测结果是2014年国际天文学界的重大发现之一，并引起了 公众的广泛关注。这是天文学家第一次得到原行星盘的高[[分辨率]]图像（分辨率为～3.5 AU），其给出的结构特征对研究行星系统的形成演化有重要意义，因为我们太阳系的行星系统就是诞生于和HL Tau系统类似的原行星盘中。更为重要的是，HL Tau系统内明暗交错的环带与理论上由类木行星（例如木星）在气体盘中打开的空带（gap）相符。这些观测到的明暗环带究竟是什么，它们又是如何形成的 呢？
针对HL Tau原行星盘内明暗环带的成因解释主要可分为两类：第一类解释试图从原行星盘内的物理环境出发，比如Rossby wave instability，zonal flow，不同温度下不同物质的凝结等机制。第二类解释是行星与气体盘、尘埃盘的相互作用导致，即观测到的暗条纹即是行星形成理论中巨行星在盘内打开的空 带的观测证据。
在该项研究中，科研人员首先基于原行星盘内行星与气体、尘埃相互作用的模型，开展了几十组数值模拟计算，并考虑辐射转移过程计算了不同模型参数所对应的 观测图像，最终给出了一组最佳拟合ALMA观测数据的结果。 该项工作表明，三颗位于13.1，33.0和68.6 AU处，质量分别为0.35，0.17和 0.26 木星质量的行星可以得到和ALMA观测结果非常相符的毫米波图像。 研究人员根据ALMA的观测结果限定了HL Tau原行星盘内的光谱指数与尘埃大小。研究表明，观测到的暗条纹属于光学薄的真正空带，而且这些空带是在气体盘和尘埃盘内同时存在的。研究结果揭示了以 行星与原行星盘的相互作用是这些明暗交错的环带特征的成因。这项工作不仅有助于人们深入理解HL Tau系统中原行星盘的演化和行星形成过程，对于认识我们[[太阳系]]的起源演化也有重要科学意义。
==参考文献==
[[Category:320 天文學總論]]