8月28日，The Astrophysical Journal (《天體物理學(xué)雜志》) 在線發(fā)表了中國科學(xué)院紫金山天文臺季江徽課題組與合作者的研究成果，該項研究利用Atacama Large Millimeter/submillimeter Array（ALMA）射電干涉陣的觀測數(shù)據(jù)，給出了原行星盤LkCa 15中的氣體和塵埃分布特征，并準(zhǔn)確限定原行星盤的氣體質(zhì)量，揭示了行星形成早期的物理環(huán)境。
　　原行星盤是環(huán)繞在年輕恒星周圍由氣體和塵埃組成的氣體盤。原行星盤在分子云坍縮過程中與年輕的恒星同時形成，在空間上其半徑可延伸至1000 AU （天文單位），它是行星誕生的搖籃。原行星盤的研究可為深入了解行星形成提供重要線索。LkCa 15是一顆位于金牛座的年輕恒星，早在2012年天文學(xué)家在其塵埃盤內(nèi)部空洞發(fā)現(xiàn)疑似行星的候選體 LkCa 15 b，后續(xù)對該原行星盤持續(xù)的觀測，期望獲得更準(zhǔn)確的圖像來給出行星存在的證據(jù)。2014年，ALMA通過塵埃連續(xù)譜與CO的3-2發(fā)射線對LkCa 15系統(tǒng)進(jìn)行了高精度觀測，給出LkCa 15原行星盤的塵埃與CO圖像。然而，在LkCa 15系統(tǒng)的氣體盤質(zhì)量可能較大以及其12CO的發(fā)射線處于光學(xué)厚的情況下，如何準(zhǔn)確確定其質(zhì)量信息成為一個難題。
　　在該項研究中，紫金山天文臺領(lǐng)銜的科研團隊基于 LkCa 15 系統(tǒng)的氣體盤面密度分布參數(shù)化方法，在一個較大的參數(shù)空間內(nèi)開展搜索，以獲得其最佳擬合質(zhì)量（圖1）。研究人員發(fā)現(xiàn)，最佳擬合表明 LkCa 15 系統(tǒng)的氣體盤約為0.1個太陽質(zhì)量，這個結(jié)果證實了已有的兩次低分辨率觀測。同時，研究人員發(fā)現(xiàn)，通過擬合氣體發(fā)射線的多通道圖，能夠更準(zhǔn)確地限定原行星盤中的氣體質(zhì)量，將來基于該方法可廣泛應(yīng)用于精確限定光學(xué)厚這類原行星盤的質(zhì)量。
　　該項研究工作第一作者為紫金山天文臺博士晉升，合作者包括美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室研究員Hui Li課題組和美國萊斯大學(xué)博士Andrea Isella。該工作得到國家自然科學(xué)基金(11503092, 11773081, 11661161013) 、中科院創(chuàng)新交叉團隊、中科院行星科學(xué)重點實驗室等的資助。
　　 
　　圖：不同原行星盤質(zhì)量下的CO多通道圖與ALMA觀測對比。從上至下：低質(zhì)量模型，最佳擬合，高質(zhì)量模型。