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科学家认为吸积盘(也叫行星盘)——环绕在恒星周围的气体和尘埃混合物，是孕育行星的苗圃。最近天文学家通过阿塔卡玛大毫米波阵列(ALMA)望远镜数据构建出一个行星盘的三维图，首次发现气体从行星盘平面的上层向中部倾泻的运动模式。
行星盘通常由99%的气体和1%的尘埃组成，并且很厚。多数行星盘的厚度可达其半径的30%。从ALMA的观测来看，盘内一氧化碳发出的毫米波长光线很独特，可以说是最亮的气体。
去年，两个天文研究组展示了利用一氧化碳探索新生行星的方法。他们测量一氧化碳气体在恒星HD 163296周围吸积盘内旋转的速度。从局部气体特殊的运动情况，推断出那里有三颗新生的行星。
气体在三个方向上的运动细节
在今年的新研究中，科学家使用具有更高分辨率的ALMA数据绘出了壮观的吸积盘，并能看到尘埃中三处明显的缝隙和环形结构，研究者认为这是行星诞生后在吸积盘留下的印记——与去年的研究结果相符。
更重要的是，这份研究测量到气体在三个方向上运动的细节。
“从这个项目使用的高保真数据来看，我们测量的不止是一个方向、而是三个方向的速度。我们首次测到了：气体围绕恒星旋转的速度、靠近或远离恒星的速度、相对吸积盘平面向上或向下运动的速度。”这份研究的主要作者密歇根大学(University of Michigan)的蒂格(Richard Teague)说。
吸积盘内气体如瀑布般倾泻
蒂格和同事发现，在HD 163296吸积盘内，气体都有着独特的运动模式——位于吸积盘平面较上层的气体向吸积盘平面的中心位置运动。“我们推测比较可能的情况是，行星诞生后绕着恒星转，把周围的尘埃推开了，形成一个空隙，”蒂格说，“空隙上方的气体向下坍塌，形成瀑布一样的效果，并在盘内形成一股气体对流。”
研究人员计算出这三颗新星中，离恒星最近的一颗的质量为木星的一半;中间的一颗和木星差不多;离恒星最远的一颗质量为木星的两倍。
研究者称，这是目前为止HD 163296系统内新诞生三颗行星的最佳证据，但不能100%断定气体流是由行星引起的，恒星的磁场也可能引发气体流。
吸积盘气流影响新星大气
科学家最早在上个世纪90年代提出吸积盘内气体存在倾泻运动，直到这份研究才首次拿出证据。研究者认为，吸积盘内气流运动对了解大颗行星的大气层的诞生过程很重要。
“行星在吸积盘平面的中心地带，也叫中平面(midplane)诞生。这个区域温度很低，以抵御恒星的辐射，”蒂格解释说，“我们猜想行星诞生后形成的空隙，把位于吸积盘上部区域、温度高一些的气体带进来，上部区域气体的化学活性更高，而正是这些气体形成了行星的大气层。”
合作研究者密歇根大学的贝尔金(Ted Bergin)说：“通过这些气流的特征我们可以了解像木星这类行星的诞生过程，并了解诞生初期其大气的组成。由于行星诞生后其所在地可能发生变化，通过这一点还可能追溯到这些行星的诞生地。”
这份研究近期发表在《自然》(Nature)杂志上。
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