本篇文章给大家谈谈原行星盘，以及原行星盘研究进展对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。
围绕太阳旋转的八大行星，以及一些矮行星、小行星，共同组成了太阳系的行星系统。科学家试图研究太阳系和地球形成与演化的机制，并且提出了一些猜想，验证这些猜想最直接的方法莫过于探索太阳系以外其它正在诞生或者尚未成熟的行星系统。
人们很早就发现，太阳系八大行星有3个共同点原行星盘：
1、 公转轨道都接近圆形原行星盘；
2、 各个轨道基本重合在同一个平面上；
3、 全体行星公转运动的方向都与太阳自转方向一致。
八大行星可以分为两类原行星盘：气态行星和岩石行星。气态行星木星、土星、天王星和海王星的块头都比较大，在距离太阳较远的轨道上公转；岩石行星水星、金星、火星和地球的块头都比较小，与太阳之间的距离比气态行星近。
这些现象是巧合还是必然？为了给出一个解释，德国哲学家康德和法国数学家拉普拉斯共同提出了星云假说(Nebular hypothesis)，这是现代理论的雏形。这个理论的核心观点是，太阳和行星都是诞生于一团模糊的气体和尘埃云。
在星云假说的基础上，天文学家们前仆后继，再接再厉，补充了若干细节，形成了目前最受欢迎的理论模型——核吸积模型。这个模型认为，恒星诞生于致密物质云团的塌缩，在这一过程中没有被恒星吸收的一部分气体和尘埃，就会残留在年轻的恒星周围，形成一个盘状的圆环，称为原行星盘。
随着时间的推移，原行星盘逐渐冷却，当中的尘埃凝结、聚拢，形成较大的固体颗粒，然后再合并、生长，达到直径约几千公里，成为类似于太阳系小行星一般大小的岩石块，称为星子(planetesimal)。
星子具有较大的质量，所以星子相互之间因为引力作用相互靠近，发生碰撞、合并，生长成更大尺寸的行星胚胎。
一部分行星胚胎吸积了大量的气体，长成类似于木星的气态巨行星，另一部分则长成类似于地球的岩石行星。
根据上述理论，行星从原行星盘中孕育而生，刚刚诞生的行星围绕中心恒星旋转，应该会在原行星盘上留下带状间隙。因此推断，是否能在原行星盘上观察到这种带状间隙，成为验证行星形成理论的关键。
因此，科学家们热衷于观测太阳系以外的年轻的恒星身边的原行星盘。
2014年9月，智利的阿塔卡马毫米/亚毫米波阵列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，ALMA)拍摄到460光年外，金牛座的一颗年轻恒星HL Tauri周围的气体和尘埃盘的照片，开创了射电望远镜观测系外原行星盘的新纪元。从那往后的四五年间，涌现出大量的原行星盘观测结果。事实证明，
现实世界总是比理论更加缤纷多彩，科学家观测到许多的原行星盘，它们的形态各不相同：有些星盘是椭圆形的，有些星盘中夹着明显的环状隙带，有些星盘是由旋臂组成的开放的弧形。
天文学家使用甚大天线阵（VLA）和阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（ALMA）在猎户座年轻原恒星周围探测到97个气体和尘埃盘原行星盘，猎户座不仅是冬季星空中最亮眼原行星盘的 星座 原行星盘，也是离地球较近原行星盘的恒星形成区域所在地。
研究人员表示气体和尘埃云在自身重力不稳定下坍塌形成恒星，由于坍缩物质受初始角动量影响，云中的大部分物质会形成一个圆盘，物质通过圆盘吸积到恒星上，行星也将在这些圆盘中形成，因此若能原行星盘了解它们在整个演化过程中的特性，将是解开行星形成的重要关键。
这片位于猎户座的分子云，距离地球约1,400光年，是一个巨大的恒星形成区域。年轻恒星周围的尘埃会阻挡恒星所发出的大部分可见光，而无线电波则可以穿过尘埃云，让我们能够更进一步了解年轻恒星系统。天文学家分析了VLA和ALMA的数据，这项调查被称为VANDAM，这是有史以来对年轻恒星进行最大规模的调查，透过这份调查测量了许多年轻原行星盘的大小和质量，并将其与ALMA已研究过较老的原行星盘进行比较，研究团队发现在相同的大小之下，新的原行星盘比较老的原行星盘更巨大。这结果其实是合理的，因为当恒星在形成时，它会捕获附近的物质，使得周围圆盘的质量变小，但这也意味着，年轻的圆盘反而有更多的原材料可以形成行星，可能行星系统中最大的行星已经在非常年轻的恒星周围形成了。
较老的原行星盘内部通常有环，那里的物质也明显较少，这些间隙通常是行星正在形成的区域，但也可能是圆盘内的共振结构，由年轻行星的重力牵引导致间隙形成，类似木星在小行星带中产生轨道间隙般。研究团队在年仅10万年前的原行星盘中发现了类似的间隙结构，这时间出乎意料的早，研究人员表示在系统最初的一百万年内，圆盘的结构与较老的圆盘较为相似，在此次调查中看到一些系统在形状上非常不规则，猜测可能是系统还很年轻，以至于圆盘还没有开始形成，或者可能是连原恒星还没有完全成型。
0.0014倍。我们的星盘里，不仅有我们熟知的太阳星座，还有月亮、水星、金星、火星等等，每一个星体都有自己的能量法则。如果我们能够清晰的认识到这些星体给我们带来的启示，就能知道如何运用它们，从而让自己变得更加的通透、喜悦。
吸积盘（accretion disc或accretion disk)是一种由弥散物质组成的、围绕中心体转动的结构（常见于绕恒星运动的盘状结构）。比较典型的中心体有年轻的恒星、原恒星（protostar）、白矮星、中子星以及黑洞。在中心天体引力的作用下，其周围的气体会落向中心天体。假如气体的角动量足够的大，以致在其落向中心天体的某个位置处，其离心力能够跟中心天体的引力相抗衡，那么，一个类似于盘状的结构就会形成，这种结构就叫做“吸积盘”。在吸积盘中，物质通过较差转动及粘滞向外传递角动量。在这个过程中，气体所携带的引力能得到释放。这些释放的引力能会加热吸积盘中的气体，导致气体向外辐射。计算表明，气体辐射的主要频率（或气体的温度）与中心天体的质量有关。若中心天体为年轻的恒星或者原恒星，那么吸积盘辐射多半处于红外区，而中子星及黑洞产生的吸积盘的辐射多半处于光谱的X-射线区域。
移除X射线双星系统中的巨星-吸积盘示意图
吸积盘物理学
1968年Prendegast研究了双星系统中白矮星周围的吸积盘，随后莫斯科大学的沙库拉和苏尼亚耶夫建立了中子星和黑洞周围的吸积盘模型。吸积理论建立以来，主要有四种吸积盘模型被人们广泛研究。
在20世纪40年代，模型第一次导出了吸积盘基础的物理本质。为了使得与观察现象一致，当时的模型不得不引入了一种未知的结构以保证角动量守恒。当物质落入中心时，它不仅在损失引力能同时也损失着角动量。由于总角动量是守恒的，落入中心星的物质而损失的角动量必由远离中心星的角动量的增加而得到补偿。换言之，角动量被传递到了吸积的物质上。
次爱丁顿光度吸积盘的分析模型 (薄盘，径移主导吸积流盘)
当吸积率低于爱丁顿光度并且盘是高度不透明的，那么一个典型的薄吸积盘就出现了。就垂直方向来看，盘在几何学上是很薄的（拥有一个碟状的结构），它由冷气体组成，其辐射量可忽略不计。气体沿紧密的螺线陷落，类似一个圆，并做近似自由的公转运动。薄吸积盘一般都很亮并伴有光谱中的热电磁辐射，除此此外，它们和黑体之间没有太明显的区别。辐射冷却在薄吸积盘中是十分有效的。1974年的Shakura和Sunyaev的对吸积盘的经典研究成果是现代天体物理经常引用的。薄吸积盘已经分别由Lynden-Bell, Pringle与Rees分别研究，其中Pringle在过去30年中贡献了许多吸积盘理论中关键的结果并于1981年写下了经典的评论。这评论多年来一直是吸积盘的主要信息来源，时至今日仍然十分有用。
当吸积率低于爱丁顿极限同时透明度比较高，那么一个ADAF吸积盘就形成了。这种吸积盘于1977年由Ichimaru在一篇论文中预言但被遗忘了近20年。（然而一些关于ADAF模型的雏形却在1982年的由Rees, Phinney, Begelman与Blandford撰写的有关离子旋转的论文中出现过）
自1990被Narayan以及Yi，同时独立地由Abramowicz, Chen, Kato, Lasota（首先提出ADAF这一名称的学者），Regev,分别重新研究之后，ADAF开始重新被大量学者加以详细研究、了解。天体物理学中关于ADAF的许多最为重要的贡献来自于Narayan以及他的同僚。ADAF被对流（由物质捕获的热）所冷却的效应大于辐射热所产生的效应。它们的辐射不那么明显，在几何学上，它们更像球型（或者“冕状”）而不是碟状，并且非常热（接近维里温度）。由于低辐射量，ADAF比碟状吸积盘要暗得多。ADAF会喷射出低能的，低热的射线，并通常伴随着强烈的康普顿组成。
超爱丁顿光度吸积盘的分析模型 (细盘，波兰甜面圈)
这类吸积率远高于爱丁顿光度的黑洞吸积盘理论由Abramowicz, Jaroszynski, Paczynski, Sikora以及其他“波兰甜面圈”（Polish doughnuts,该名称由Rees提出）的小组所发展。波兰甜面圈的粘度很低，不透明，辐射压力支撑着吸积盘，由对流而冷却。它们的辐射效率是很低的。波兰甜面圈的形状像一个硕大的环面，在转轴方向有着两条狭窄的漏斗状喷流，漏斗中有着平行的高能高爱丁顿光度辐射流。
细吸积盘（由Kolakowska命名）的吸积率仅稍高于爱丁顿光度，其速率大于或等于爱丁顿光度，有着碟状的形状及几乎全部的热光谱。它们被对流效应所冷却，其辐射不是很明显。它们由Abramowicz, Lasota, Czerny及Szuszkiewicz于1988年所引入。
特性
吸积盘理论被广泛用于恒星和行星形成、致密星、活动星系核、X射线双星、伽玛射线暴等天体物理过程的研究。这些盘状物经常于临近中心体的地方产生喷流。这些喷流是一种有效的损失角动量的方式，同时不会使得星盘的质量损失太多。
自然界中最为壮观的吸积盘发现于活动星系核（AGN）以及类星体（quasars）。这两类星体中心被认为有大质量的黑洞。当物质沿螺线落向黑洞时，强大的引力场使得物质摩擦并被加热。黑洞的吸积盘足够热得辐射出X射线，不过注意是在事件视界之外。类星体强大的光辐射被确信为是超大质量黑洞吸积气体的结果。这一过程能够将物质质量以10%～40%的比率转为能量，相较之下，星体的热核聚变过程只不过能够转换物质0.7%的质量。
在紧密的双星系统中，越大质量的星体会越快地演化为白矮星、中子星或者黑洞，此时较松散的伴星演化为巨星，其气体充满它的洛希瓣，气体将沿着伴星流向主星。角动量直接地由一颗星移至另一颗星同时由吸积盘表现出来。
环绕于金牛T星（T Tauri stars）或赫比格Ae/Be星（Herbig Ae/Be stars） 的吸积盘被称为原行星盘（protoplanetary discs），因为它们被认为是形成行星系统的鼻祖。这种情况下，被吸积的气体来自于恒星形成时的分子云而非伴星。
天文学家们通过观测发现原行星盘，猎户座中有围绕三颗恒星旋转原行星盘，并且三个环都有不同原行星盘的方向，其中最里面的环与另外两个环完全不一致。
一团气体尘埃云围绕着1300光年之外的新生恒星系统旋转，这个系统与原行星盘我们迄今见过的任何圆盘星系都不同。它由三个环组成，围绕着三颗恒星——三个环各自有着不同的方向，最里面的环方向与另外两个差别尤其大。
这是第一个直接证据，表明这种错位——被称为“圆盘撕裂”，可以发生在宇宙的自然环境下，建模后也证实了这一点。
但尽管阿塔卡马大型毫米-亚毫米阵列（ALMA）对该系统进行了迄今为止最为细致的观测，也仍然无法弄清圆盘撕裂是如何发生的。
这个被命名为GW猎户座的系统位于1300光年外的猎户座。它由两颗恒星组成，它们以大约一个天文单位的距离（地球和太阳的平均距离）锁定在彼此的轨道上，第三颗恒星在偏离轨道上隔着8个天文单位的距离绕着这两颗恒星运行。
围绕着这三颗星的是巨大的原行星尘埃和气体云，三个环距离星系中心的距离分别是46，185和340个天文单位。
最外围的环是原行星盘我们在原行星系统中所见过最大的一个；用冥王星为例比较，冥王星与太阳的平均距离只有39.5个天文单位。
在完成形成过程后，圆盘中剩余的物质开始聚集在一起，最终形成行星和其他小天体。这就是为什么在和我们太阳系类似的行星系中，行星和岩石带或多或少是沿着一个环绕恒星赤道的平面轨道排列的。
然而在多恒星系统周围，行星平面往往与其恒星的轨道不一致。研究多恒星系统四周的原行星圆盘可以帮助我们理解这种不一致是怎样发生的。
GW猎户座原行星盘的奇怪错位是ALMA在2017年首次发现的。
ALMA观测图（左）andVLT观测图（右）.(ALMA(ESO/NAOJ/NRAO), ESO/Exeter/Kraus et al.)
加拿大维多利亚大学的天文学家加庆·比夫说：“我们对内环这么强烈的错位现象感到非常惊讶，但圆盘中奇怪的扭曲符合ALMA在圆盘气体中测量出来的扭曲模式。
第二组天文学家也利用ALMA以及欧洲南方天文台的甚大望远镜进行了更近距离的观测。
“在我们的图像中，可以看到外盘上有内环的影子”，美国埃克塞特大学的天文学家斯蒂芬·克劳斯说。
同时还能通过ALMA测量投射阴影的圆环的精确形状。结合这些信息，我们可以得出错位环和扭曲圆盘表面的三维方向。
幸运的是，虽然这种错位是近期才发现的，但GW猎户座在2008年就处于监测中了，2011年发现了系统中的第三颗恒星。研究人员由此获得了多年的数据，这些数据可用于重建该系统的轨道。
利用对星系系统的3D计算机模拟，克劳斯和他的团队发现，恒星在不同平面上相互冲突的引力效应能够产生猎户座GW中明显的盘状撕裂。
但Bi和他的团队发现恒星轨道的引力作用本身不足以形成所观测到的环。
“我们的模拟显示仅靠三颗恒星的引力推动不能解释观察到的巨大偏离。我们认为这些环之间需要存在一颗行星用来解释圆盘为什么会撕裂。这颗行星很可能在目前的内环和外环的位置上凿出一个尘埃缺口，并打破这个圆盘。”维多利亚大学的天文学家Nienkevan der Marel说。
如果那里真的有这样一颗行星，这将会是我们观察到的第一颗围绕三颗恒星运转的行星。当然，现在这样说还为时过早。未来也仍会对系统的进行观察，尝试解决这个令人着迷的谜团。
这项研究发表在《天体物理学杂志通讯与科学》（TheAstrophysical Journal Letters and Science）上
by:MICHELLE STARR
FY:呛呛
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