（巨型射电望远镜阵列探索双星周围行星的诞生）

(通过研究两个双星系统，天文学家得以更好地理解年轻恒星周围形成形体的条件)

双星系统 DF Tau（左侧）与 FO Tau （右侧）。

（图片来源：S. Dagnello，美国国家科学基金会/美国大学无线电天文观测站/美国国家射电天文台）

天文学家们对围绕双星旋转的行星形成有了新的见解。

尽管我们最熟悉的是像太阳系这样行星围绕单一中心恒星旋转的排列方式，但宇宙中超过50%的恒星存在于双星系统中，意味着它们有伴星。这些双星系统周围也可能有行星，它们要么围绕其中一颗恒星进行“环绕恒星轨道”运动，要么围绕整个双星系统进行更宽广的“环绕双星轨道”运动。

利用位于智利北部的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）——由66台射电望远镜组成——以及夏威夷的凯克II 10米望远镜，天文学家们收集了两个双星系统的数据。他们的发现可能会改变我们对双星系统中行星形成条件的理解，这些条件要么促进要么抑制行星的形成。

比起单星，双星系统是否更有利于行星的诞生？

双星的形成与单星的形成并没有太大区别。这些天体是在由冷星际气体组成的密集云中形成的，这些云形成了过度密集的斑块，聚集了更多的质量，最终在其自身引力的作用下坍缩，诞生了一个称为“原恒星”的恒星婴儿。

这个原恒星继续从其由气体和尘埃组成的“产前茧”中收集物质，直到它拥有足够的质量来触发其核心中氢到氦的核聚变过程，这一过程定义了主序星。重要的是，有些星际云足够大，允许在其中形成两颗甚至三颗主序星。

在这些恒星形成之后，这些气体和尘埃云剩下的物质围绕它们形成了天文学家所说的“原行星盘”。顾名思义，行星就是从这些盘中形成的。像行星本身一样，这些盘可以是恒星轨道的，只围绕一颗恒星，也可以是双星轨道的，围绕整个系统。

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由单个气体云同时形成的双星（图片来源：ALMA（欧洲南方天文台/日本国立天文台/美国国家射电天文台），阿尔维斯等人）

科学家们目前尚不清楚是什么因素使这些盘得以持续足够长的时间以孕育行星，也不确定是什么最终导致了盘的消散。结果证明，在前主序原恒星双星系统中的恒星轨道盘可能是研究这些问题的理想实验室。

这些早期盘的属性，如它们的大小、子结构和甚至它们的倾斜度（与原恒星特性如旋转速度和磁场强度相比）可以揭示塑造这种行星诞生环境的复杂相互作用的细节。

此外，多星系统在宇宙中的普遍存在意味着研究双星周围的行星形成对于更深入地理解这一过程至关重要。

双星系统DF Tau拥有两个原行星盘，其中一个锁定在中央恒星上，另一个则与快速旋转的轨道伴星分离（图片来源：S. Dagnello，美国国家科学基金会/美国大学无线电天文观测站/美国国家射电天文台）

研究团队使用ALMA和凯克II望远镜重点关注的双星系统之一是DF Tau，它由两颗质量约为太阳0.6倍的原恒星组成，位于距离地球约150光年的金牛座恒星形成区。DF Tau的两颗恒星之间的距离相当于地球与太阳之间距离的14倍，它们以高度拉长的轨道运行，大约需要44个地球年才能完成一圈。

令人着迷的是，ALMA检测到孕育这些恒星的星际云已经分裂成两个恒星轨道盘。一个被磁性地锁定在中央恒星DF Tau A上，并积极地为其提供物质以促进其生长。另一个似乎已经从另一颗恒星DF Tau B上脱离。由于年轻恒星的快速旋转，该盘的中心区域似乎已被侵蚀。

这向研究团队表明，年轻恒星的旋转以及磁盘与它们的磁性锁定之间可能存在联系，因此也可能与轨道盘的早期消散有关。此外，DF Tau轨道盘的轨道、其恒星轨道盘以及恒星倾斜度之间的错位可能影响磁轨道盘的总体演化。

由气体和尘埃的产前云团环绕的双星系统FS Tau（图片来源：美国宇航局、欧洲航天局、K.斯塔普尔菲尔特（美国宇航局喷气推进实验室）、G.科贝尔（美国宇航局/美国天主教大学））

研究团队关注的第二个双星系统是年轻的F.O Tau系统，其年龄约为280万年（相比之下，太阳系已有46亿年的历史）。

该系统也位于距离我们大约450光年的地方。其恒星F.O Tau A和B的轨道比DF Tau的更为圆形，且它们之间的距离也更远，F.O Tau B以相当于地球与太阳之间距离22倍的距离围绕F.O Tau A运行。

使用ALMA，天文学家们发现F.O Tau的盘与其双星轨道对齐。两颗恒星都表现出较慢的旋转速度，且两个恒星轨道盘都保持对其原恒星的磁性锁定。这表明像F.O Tau这样的系统，其恒星旋转较慢且轨道更圆，可能比旋转速度快且轨道拉长的系统更适合在其恒星成分周围形成行星体。

研究团队的结果在第244届美国天文学会（AAS）会议上公布。

BY:Robert Lea

FY: Huang Hao Yang

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