UX Tauri、RW Aurigae、as205、Z CMajoris和FU Orionis有什么共同之处呢?
其实,它们都是年轻的恒星系统,有着可以形成行星的圆盘。但是,这些圆盘似乎在最近受到了恒星飞掠或其他近距离接触的干扰。天文学家想知道:这些事件是否破坏了行星在盘中的形成?它们做什么?这在其他系统中也会发生吗?而且,我们自己的太阳系在年轻的时候是否也经历过一次奇怪的相遇吗?
上图:FU Orionis 双星系统中两颗恒星中的一颗的概念图,周围环绕着一个吸积的物质盘。
实际上,一些答案就在于格勒诺布尔阿尔卑斯大学的天文学家尼古拉斯·库洛(Nicolás Cuello)所做的一项研究中,他领导了一个研究恒星飞掠作用的团队。在最近的一篇论文中,他们讨论了这些系统所经历的过程。他们检查了任何给定圆盘经历飞越/遭遇的可能性,并对遭遇的类型进行了分类。该团队还研究了一组圆盘,以了解在每种类型的相遇过程中会发生什么,并研究了飞掠对其他系统中行星形成的影响。最后,他们研究了我们自己的太阳系可能经历过的恒星飞掠的可能线索。
入侵警报!圆盘受到攻击!
这一切都始于恒星在气体云和尘埃云中诞生之时。这个过程产生的大量炽热的年轻恒星聚集在一起。随着时间的推移,其中一些集群会消散。当恒星离开星系巢时,它们可能会靠近其他星系,从而破坏行星形成盘(圆盘)。天文学家尼古拉斯·库洛和他的团队得出的结论是,近距离接触会在它们进化的某个点上搅动甚至扰乱这些圆盘。
上图:FU Orionis 及其相关星云。星云很可能被飞掠破坏了,而变亮是该事件的影响之一。
天文学家尼古拉斯·库洛说:“恒星的飞掠和相遇发生得比以前更频繁了。这些可能发生在恒星非常年轻的时候(不到100万年),周围有形成行星的圆盘。这些圆盘受到附近恒星的引力摄动的严重影响,它改变了行星形成时的初始条件。这就是为什么我们的模型中必须要考虑到它。”
据尼古拉斯·库洛说,这种飞掠并不罕见。他说:“我想说,至少有一半的恒星和它们的盘受到了飞越的影响/塑造。需要强调的一个重要方面是,这种扰动的概率会随着时间的推移而减少,但绝不会趋于零。因此,即使是更进化的恒星(周围有行星系)在其一生中也会经历一次飞掠。在这种情况下,一些行星可能最终会相对于行星系统的其余部分偏离轨道,甚至被扰动的恒星捕获。”
一次恒星飞掠能造成多大的破坏?
在典型的恒星形成区域,距离很重要。大多数具有原行星盘的恒星都经历过近距离飞越 —— 在1000个天文单位以内。这相当于太阳到太阳系奥尔特云距离的一半。其中一些相遇真的会扰乱圆盘。例如,如果一颗入侵星在穿透圆盘的抛物线轨道上以前进的方向运行,它可以造成足够的破坏,以改变圆盘的形状。有时,入侵者的破坏甚至会造成第二个材料盘的形成。
事实上,这就是猎户座发生的事情。由于一次近距离的恒星飞掠穿过了它的圆盘,猎户座FU似乎在大约一年的时间里变亮了1000倍。而且,这种破坏在其他年轻的系统中也很明显。
上图:在散射光中显示了被恒星飞掠干扰的候选飞掠物图集。
在一些碰撞中,圆盘会经历所谓的“潮汐截断”。这样可以减少圆盘80%的质量。这对行星的形成产生了灾难性的影响,因为这种碰撞减少了形成原行星所需的物质。这样的飞掠也可能产生尘埃陷阱。理论上,如果有足够的时间,这些地方可能是小行星生长的地方。