天文學家使用阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列(ALMA)發現了一顆被大量氣體包圍的年輕恆星，這顆名為49 Ceti的恆星有4000萬年曆史，經典的行星形成理論預測，到那個年齡，氣體應該已經消失。令人費解的大量氣體迫使天文學家重新考慮目前對行星形成的理解。行星是在年輕恆星周圍被稱為原行星盤的氣態塵埃盤中形成，塵埃粒子聚集在一起，形成類似地球的行星，或者通過從圓盤收集大量氣體形成類似木星的氣態巨型行星，成為更大質量行星的核心。
根據目前的理論，隨著時間的推移，圓盤中的氣體要麼被併入行星，要麼被中央恆星的輻射壓力吹走。最後，這顆恆星被行星和一片碎片所包圍。這個充滿碎片的圓盤被稱為碎片圓盤，暗示著行星形成過程即將結束。射電望遠鏡最新進展在這一領域產生了令人驚訝的結果。天文學家發現，幾個碎片盤仍然含有一定數量的氣體。如果氣體在碎片盤中停留很長時間，行星種子可能有足夠的時間和物質演化到像木星這樣的巨型行星。
因此，碎片盤中的氣體會影響所形成行星系統的組成。日本國家天文台(NAOJ)天文學家Aya Higuchi說：我們利用ASTE望遠鏡100多個小時的觀測，在49 Ceti恆星附近的殘骸圓盤中發現了原子碳氣。ASTE是由NAOJ在智利運營的直徑10米的射電望遠鏡。作為自然延伸，天文學家使用ALMA獲得了更詳細的視圖，獲得了二個驚喜，49 Ceti附近的碳氣原來比之前估計的豐富10倍。由於ALMA的高解析度，研究小組首次揭示了殘骸圓盤中碳原子的空間分布。
碳原子的分布比一氧化碳更廣泛，一氧化碳是年輕恆星周圍第二豐富的分子，氫分子是最豐富的。碳原子數量如此之大，以至於研究小組甚至探測到罕見碳C13發出的微弱無線電波。這是首次在492 GHz天文物體中檢測到C13發射，這通常隱藏在正常的C12發射之後。C13的量只有C的121%，因此在碎片盤中檢測到C13完全是意想不到的，有明確的證據表明，49 Ceti的氣體量驚人地大。氣體的來源是什麼？研究人員提出了兩種可能性：
其一是，在行星形成的最後階段，它是在消散過程中倖存下來的殘餘氣體。然而，49 Ceti恆星附近的氣體量，與活躍行星形成階段年輕得多恆星周圍的氣體量相當。沒有理論模型可以解釋為什麼這麼多的氣體可以持續這麼長時間。另一種可能性是氣體是通過彗星等小天體的碰撞釋放出來的。但是，要解釋49Ceti恆星附近大量氣體所需的碰撞次數太大了，在目前理論中是無法容納的，目前ALMA觀測結果促使天文學家重新考慮行星形成模型。
博科園｜研究/來自：日本國立天文台
參考期刊《天體物理學》
DOI: 10.3847/1538-4357/ab3d26
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