引力不稳定性在巨分子云的形成和演化中的作用

为了研究引力不稳定性在巨分子云形成中的作用,通过计算机模拟技术建立了星系中分子云的较差自转模型.在演化中除了分子云之间的碰撞外,模型还考虑了分子云在恒星盘的背景引力场中所受的引力和分子云之间的相互自引力.其中分别考虑分子云之间的短程力(随机碰撞模型)和长程力(引力不稳定性模型).通过对计算机模拟的结果进行详细的分析和讨论,得到了以下结果:对于较差自转模型,引力不稳定性在巨分子云的聚合形成中起了关键的积极作用,它能够加速和加大分子云的成团.     

木星平运动共振和Ⅰ型迁移对土星核形成的作用

采用三维N体模拟研究了在太阳星云盘中木星完全形成后土星核的快速形成.除了考虑太阳,木星及行星胚胎间的引力相互作用,还考虑了使行星胚胎发生Ⅰ型迁移和轨道圆化效应的气体盘潮汐作用.模拟表明:木星的平运动共振构型和行星Ⅰ型迁移大大地提高了行星胚胎的碰撞吸积率,同时木星的引力摄动有效地阻止大行星胚胎过快向内迁移而落入太阳中,最终在两百万年的时间内有可能在雪线之外靠近木星3:2平运动共振处吸积形成一颗土星核.     

不同质量恒星的核合成产率

恒星核合成产率是星系化学演化模型中一个非常重要的参量,采用不同的产率会得到元素的不同演化行为,从而给出不同的星系化学演化信息.而由于采用不同的核合成计算参数,不同研究者计算出的产率有所区别.评述了最近发表的中、小质量恒星及大质量恒星的演化与核合成计算结果,并对他们所采用的参数进行了比较,为恒星核合成计算及星系化学演化研究提供有益的参考与指导.     

绚丽的气体星云

除了行星状星云外(见本刊今年第4期),天空中还存在着另外两种气体星云——电离氢区和超新星遗迹。顾名思义,电离氢区是指在该区域内的氢原子被电离了。当电离的氢原子与电子结合后就会发射氢线,在可见区就显现出巴尔末线系。几乎所有的气体星云都处在这种状态。但在天文上,电离氢区常常是特指与年轻恒星成协的气体星云。一团处于星际空间的分子云,包含气体和尘埃成份。当受到某种作用力,如磁场或微波的作用时,它就会形成一个凝聚核。这一凝聚核就变成了引力中心,使分子云进一步收缩。在收缩的过程中,下落的物质的势能变为动能,所以核区的温…     

2013-01 科技要闻

揭示开普勒10系统潮汐演化机制中国科学院紫金山天文台季江徽等揭示了Kepler-10双行星系统的潮汐演化过程,探讨了该系统的可能形成机制。研究人员利用理论分析和数值模拟方法研究了Kepler-10系统的潮汐演化过程。在动力学模型中,主要考虑了中心恒星作用到内行星上的潮汐效应和相对论效应,以及两颗行星之间的引力摄动。数值模拟结果表明,内行星由于非常靠近中心恒星,潮汐衰减和圆化现象极为明显,潮汐效应对其轨道演化的最终构型起到极其重要的作用;     

团星系和场星系的恒星形成性质

通过对团星系和场星系的聚度参数、特征恒星形成率、星系中包含的恒星质量、金属丰度等物理参量的比较,研究了处在不同引力环境中星系的恒星形成性质.研究表明,聚度高的星系主要居于星系团中,大部分低质量星系是场星系,星系的特征恒星形成率与恒星质量和金属丰度之间存在着显著的相关.另外,团星系和场星系在红移小于0.1的范围内仍表现出了明显的宇宙学演化效应.     

暗分子云核L183的射电观测和尘气相互作用

利用青海德令哈观测站13.7m射电望远镜对暗分子云核L183作成图观测,选用的谱线为C18O(J=1-0).与Swade利用NH3(1,1)谱线所作的等积分强度图比较,发现NH3图中的2个极值位置位于C18O密度分布的低密度谷区.由于NH3的辐射与尘埃的红外辐射分布相关,所以C18O分子密度的减少是因为尘埃吸附.因此利用CO分子无法观测到恒星形成早期处于坍缩边缘的暗分子云核.     

河外星系恒星形成的物理规律探讨

冷气体(T<20 K)是星系中恒星形成(SF)的原料,冷气体随引力塌缩成致密分子云核并终将继续塌缩转变成SF到恒星,而SF反馈又推动着星系的形成和演化.详细了解气体的性质,描绘SF和星系的物理关联以及SF对星系的反馈等,是当今极为重要的关键研究.本文主要总结了河外星系中SF的物理规律,探讨了SF与冷气体的相关关系,特别是随着对SF的进一步物理认识,归纳了我们对SF与致密气体关系的系列相关研究,从河外星系整体的研究到对近邻星系空间分解以及与银河系内致密云核的跨度10个数量级的关系;甚至是对更高密度的致密气体,从星系整体到近邻星系空间分解以及河内致密云核的跨度10个数量级的线性相关关系,并指出在ALMA时代SF研究方向的未来发展前景.JCMT的大项目MALATANG提供了对极高密度致密分子气体在近邻星系中大规模分布和SF的认识,了解在星系的中心和更广阔的漩涡盘区各种不同气体状态与致密分子气体和SF之间的物理关联,以及SF和致密分子气体在不同物理尺度上的联系等.随着ALMA/NOEMA的观测推进以及下一代望远镜的投入,有望最终获得不论是遥远或近邻星系从分子云尺度到星系局部、整体各个不同物理尺度上对致密气体和SF的物理性质和规律、多谱线诊断和星系局部SF效率等前沿问题的突破性认识.     

Dirac-Born-Infeld整体弦的自引力

研究了4雏柱对称时空中Dirac-Born-Infeld(DBI)整体弦的引力性质.利用弱引力场近似及细核假设,在远离弦核心处,计算了其单位长度质量μ(r),并发现核半径为δ的DBI型整体弦的引力场与核半径稍大一些的正则整体弦的引力场的行为相似.然而,由于DBI作用量的非线性性质,在弦核心附近,二者之间存在显著的差异.     

分子云中的湍流

湍流是分子云中的重要现象,在恒星形成中发挥了关键作用.湍流研究包括能量注入、能量耗散和间歇性等.湍流能量注入可能来源于星系盘的剪切、引力塌缩以及恒星演化过程的反馈.能量注入机制可能不是唯一的.本文虽尚未明确测量到湍流能量耗散尺度,但可以通过观测确定湍流耗散速率.实测中已经观察到了分子云中湍流的间歇性.未来分子云中的湍流研究还需要大天区、高空间分辨率的谱线成图数据(例如,110m望远镜C_2H谱线、~(13)CO谱线成图)以更好地研究能量注入尺度、注入率、能量耗散率、间歇性以及各向异性等课题.     

W51巨分子云及其高密度区的结构: CO(J=1-0)和HCO+(J=1-0)谱线的成图观测

给出了W51巨分子云的大尺度的CO(J=1-0)成图, 大小为15′×15′, 覆盖了W51巨分子云区域中恒星形成最活跃的部分, 同时还给出了W51巨分子云区域内以W51IRS1为中心的小范围(2′×2′)的高空间分辨率8.″7×6.″1的HCO⁺ (J=1-0)成图. 从观测结果分析得到了W51巨分子云的结构模型, 认为分子云内有许多小的云核结构, 它们各自向着自己的中心塌缩, 这些小的分子云核结构是由于W51巨分子云与速度为60~73 km·s^&#8722;1的前景云发生碰撞而形成的. 通过对HCO⁺ (J=1-0)成图观测新发现了16个分子云核.     

B型热亚矮星模型的创建和星震学分析

利用恒星结构演化程序将1.6M⊙左右的小质量星演化到红巨星顶点,在氦闪结束后经过大量的质量损失,使得恒星总质量约为0.5M⊙.此时恒星中心为一个开始燃烧的氦核,外部为稀薄的氢壳层(氢壳层的质量Menv≤0.02M⊙),称为初始B型热亚矮星模型(B-type hot sub-dwarf star,简称sdB星).对于不同质量和氢壳层的初始sdB星模型,表面有效温度和重力加速度都不同,但都分布在零龄极端水平分支与终止极端水平分支之间,并且它们的演化轨迹相似.本文由sdB星的理论演化模型得到了它的内部结构参量,并进行星震学分析.结果发现随着恒星的演化,表面有效温度较高时检测到有p模式(p-modes)震动,较低时检测到有g模式(g-modes)震动,在这两个区域之间,两种模式共存.p-modes包括径向震动(l=0)和非径向震动(l=1～5),周期为80 ～ 600 s.只有非径向低球谐度(l=1 ～5)的g-modes,周期为1 800 ～9 000 s.将热亚矮星的结构参数代入绝热线性震动程序中,得到Brunt-V(a)is(a)l(a)频率、Lamb频率、本征频率、惯性参数等,并研究了sdB星的震动特性.     

科学家破解恒星“恻隐之心”

[科学时报]小行星,不用担心。恒星多久便会吃掉它们的"孩子"?几乎不会,这是递交到《天体物理学杂志》的一篇论文给出的答案。由于供行星形成的、像煎饼一样的尘埃和气体原行星盘(如图所示)的扭矩(或引力牵引)所致,行星通常都会向内迁移,然而迄今为止还没有搞清是什么让这些天体最终停下了脚步。     

星系并合与相互作用的数值模拟和观测统计

在等级成团的结构形成过程中,星系并合与相互作用是非常普遍的现象.在引力的作用下,进入主暗晕的卫星星系受到动力学摩擦的作用而落入暗晕中心与中央星系并合;星系团中的星系高速交汇给星系内部注入能量从而改变着星系的形态;来自星系团的引力场对其中的星系进行着潮汐剥离甚至将其打散.星系的并合与相互作用在星系的演化中起着重要的作用,不仅能改变星系的形态,对星系的恒星形成性质产生影响,而且与活动星系核的演化相关联.借助数值模拟的理论研究与观测研究的共同发展,促进了人们对这一领域的认识,尤其是星系的理论并合时标、观测到的星系并合统计量及演化、并合在大质量星系的质量和大小增长中的作用等.     

区域PREE系统演化的非线性特征研究

为了整体把握区域发展的演化特征,建立了区域PREE系统整体演化模型;通过分析各子系统在临界点附近的协同作用机制,得出序参量子系统的演化方程;针对序参量子系统中的扰动因素,在方程中加入扰动项进行随机性分析,解得序参量子系统演化概率分布的定态解;最后,在定态解的基础上,得出序参量子系统广义势函数的表达式及其实际意义.研究结果表明,复杂的区域PREE系统的整体演化轨迹可通过分析其序参量子系统的演化来把握,同时可以从序参量子系统演化概率分布的定态解中得出序参量子系统的广义势函数,这将为定量分析区域PREE系统的稳定性提供依据.     

观测到“婴儿期宇宙”的原初气体云

按照目前的宇宙学理论,在宇宙大爆炸后3分钟内,经过大爆炸核合成(BBN)过程产生了最初的氢和氦以及极少量的锂元素。然后在引力的作用下诞生了恒星、星系。大质量恒星在演化晚期的超新星爆发过程中将大量重元素抛向宇宙空间,而对残留的原初气体造成了"污染"。如果能观测到未被污染的原初气体,那对于宇宙学的研究将非常重要。     

晚型恒星极紫外和X射线探测的科学目标与初步方案

寻找地外生命是人类探索宇宙的核心目标之一.为实现这一目标,理解恒星及其周围宜居行星的联系非常关键.近年来,越来越多的学者意识到,空间天气的现象(即类似太阳活动对地球空间环境的影响)在太阳系外的恒星-行星系统中也存在.作为系外空间天气的主要源头,宿主恒星(主要是晚型主序恒星)的星冕及其磁活动所产生的电磁和粒子辐射可改变行星大气成分、导致行星大气逃逸、损害生物组织,进而影响系外行星上生命的起源与存续.然而,当前我们对星冕的了解极其匮乏,这严重制约了相关研究.本文建议尽快对宿主恒星的星冕及其活动规律进行全面、有效的监测.要实现这一目标,亟需建造新一代的极紫外和软X射线望远镜,在大约1–350?的波段(特别是170–285?和90–140?的极紫外波段)对少数邻近太阳系的、不同光谱型的宿主恒星(包括但不限于一部分已知潜在宜居行星的宿主恒星)开展长期、连续的光谱和测光观测.本文阐述了这些观测的详细科学目标,并提出了技术指标需求和初步的探测方案.利用这些观测,有望确切地探测到星冕物质抛射、冕洞和活动区冕环系统等大尺度结构,实现星冕磁场的常规测量,并极大地丰富我们对恒星耀斑和星冕等离子体性质的认识....     

环双星系统中行星-行星之间的散射

流体模拟的研究表明,如果多颗行星形成在环绕双星的气体盘中,行星之间的会聚迁移会导致行星之间的散射.本文系统研究了环双星的行星系统中两颗等质量行星(P型行星)之间的散射,目的是探讨散射对P型行星系统构型的影响.数值模拟的研究表明散射后只剩一颗行星的几率最大,一般80%.从某种意义上说,伴星的存在有利于行星的存活,尤其是在靠近双星的地方.我们发现散射会导致行星的向外迁移,这和单恒星系统中的散射现象相反,此现象可以用来解释最近通过成像方法发现的远距离P型行星.即便对于等质量的行星,散射位置的不同会造成偏心率分布的多样性.在靠近双星的位置,幸存行星的偏心率较小;在远离双星的位置,剩余行星的偏心率较大.此外,P型行星之间的散射可使P型行星转变为围绕一颗主星运行的S型行星.     

类地行星的形成模拟

用数值方法讨论了行星形成末期,即原恒星形成大约3Ma,气体盘消散后类地行星的形成.模型中考虑了2个大行星（“木星”和“土星”）的引力作用,并考虑了不同的“土星”质量、星子的初始偏心率以及星子之间的自引力对吸积的影响.结果显示,类地行星在大约50Ma的时间内形成,其质量吸积率在60%～80%之间.每个算例中在“木星”内侧有3～4颗类地行星形成,质量在（0.15～3.6）M⊕之间.在0.5～4AU之间,当星子的偏心率被激发后,星子可以在很大径向范围吸积物质.“可居住区”的类地行星富含丰富的“水物质”（或挥发性物质）可能来自这种吸积.两个大行星之间的星子在“土星”的质量适中时也会发生少量的吸积,在108a时间尺度上小质量天体在某些共振位置处可以稳定存在.形成的行星系统中轨道周期通约的现象较普遍,发现了一种“振动-循环”的3：2平运动共振构型.     

天体生物学概要

天体生物学研究生命在宇宙中的起源、演化、分布和未来.天体生物学在20世纪90年代初正式形成,是人类对地球上生命起源、演化的追问,对人类文明未来的思考,对环境变迁的忧虑,以及对空间和宇宙探索的结果.天体生物学整合了天文学、行星科学、地球科学、生命科学和空间探索技术等领域,并且一出现就成为这些学科的前沿.在天文学的时间和空间尺度上,天体生物学探讨对生命至关重要的非金属元素氢一碳一氮一氧一磷一硫,以及金属元素例如镁、铁等在宇宙创生、星系和恒星演化过程的核合成和分布,以及这些过程对宜居住行星在恒星系中的密度和分布的制约.在行星系统尺度上,天体生物学比较太阳系各行星的物理、化学和地质特征,并试图据此建立太阳系和其他行星系统的宜居住带的模型.地球上生态系统的起源和演化是天体生物学最重要的研究内容.地球从一个炙热的无生命世界逐渐演变成一个适宜生命产生和演化的宜居住行星,是了解字宙中生命的产生和演化的唯一例子.天体生物学比较现在地球上的极端环境、极端环境中的生命,并结合对地球历史上地质和生物事件的重建,试图建立字宙中生命在类似地球的行星上起源和演化的普适模型.寻找地球以外的生命世界是人类空间探索的终极使命.天体生物学根据对地球上生命的认识,确定了液态水、水-岩石相互作用化学是微生物生命存在的基本条件和证据,并据此确定了最近行星探索技术的发展方向.