返回「恒星的一生」第 3 课,共 24 课
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从一个问题开始

原恒星为什么会有吸积盘与喷流?

旋转下落的气体怎样形成扁平吸积盘与成对外流?

原恒星是云坍缩后形成、仍在吸积成长、尚未启动持续氢聚变的炽热中心。接着追踪它的吸积盘、磁场与外流。

一颗年轻原恒星被明亮旋转吸积盘包围,并沿盘面垂直方向发出两束狭窄喷流的艺术重建。
Vastward 艺术重建。物质落入、旋转、盘吸积、磁场与双极外流会在年轻原恒星周围共同发生。

完成本课后,你将能够

原恒星是云坍缩后形成、仍在吸积成长、尚未启动持续氢聚变的炽热中心。接着追踪它的吸积盘、磁场与外流。

  1. 01追踪旋转怎样把下落物质引向吸积盘,以及双极喷流为什么沿旋转轴出现。
  2. 02把这个概念连接到可以观察的信号、测量或仪器。
  3. 03示意图是教学顺序;真实吸积盘、磁场与外流具有三维结构,而且会共同演化。

坍缩会让原本很小的旋转变得重要

一团云坍缩后,中央会形成一个仍在吸收周围物质、但尚未启动持续氢聚变的致密炽热天体。天文学家把这个恒星正式诞生前的成长阶段称为原恒星。它已经能因重力收缩与物质落入而升温发光,却还不是由氢聚变稳定供能的主序星。

分子云核心很少完全静止。重力把物质拉进更小区域时,原有旋转被集中起来,就像溜冰者收拢双臂后转得更快。

角动量是描述旋转运动与质量相对于旋转轴怎样分布的科学名称;它不代表每一团气体都以完全相同速度绕圈。

旋转物质无法全部笔直掉进中心

沿旋转轴移动的气体可以更直接向内落下;从其他方向靠近的气体带有横向运动,会碰撞并逐渐落到一个扁平平面,最终形成围绕原恒星旋转的吸积盘。

吸积的意思是物质正在加入并让天体成长。吸积盘不是坚硬圆盘,而是以不同速度公转,并缓慢把物质向内输送的气体与尘埃。

物质向内移动时,角动量会被送往外侧

吸积盘相邻区域会通过湍流、磁应力与其他传输过程互动。一部分气体失去角动量并螺旋向内,另一部分则获得角动量或被重新引向外侧。

因此吸积盘能够喂养原恒星,而不是变成永远堵塞的交通圈。各种传输过程各占多少仍是研究课题,所以示意图只表达交换方向,不假装解决所有细节。

喷流沿旋转轴离开,而不是穿过吸积盘

与旋转内盘相连的磁场能够帮助一部分物质离开并引导它前进。大致垂直于盘面的方向较容易逃出,于是形成两束相反方向的外流,称为双极喷流。

喷流不是所有没能落入的气体,也不是火箭排气管。它是有组织的外流,可以带走部分质量与角动量,并在周围云里制造冲击。

互动概念实验

组装原恒星、吸积盘与喷流系统

移动形成过程,追踪落入、盘旋转、向内吸积、旋转轴与双极喷流,并避免混淆流入与流出。

从旋转包层移动到吸积盘与喷流系统。百分比代表教学顺序进度,不是某颗真实原恒星的年龄。

教学顺序进度
60%
当前结构
正在吸积的盘
最接近的系统阶段

正在吸积的盘

用简单概念理解

吸积盘把部分物质向内输送,同时在系统里重新分配角动量。

科学解释: 原恒星吸积盘

湍流与磁应力帮助相邻盘区耦合,使质量吸积与角动量传输得以发生。

追踪物质流入与喷流流出

蓝色曲线箭头显示落入物质,扁平椭圆是旋转吸积盘,虚线是旋转轴,明亮垂直光束是双极喷流。

落入的包层旋转吸积盘向内吸积旋转轴上方喷流下方喷流喷流向外,吸积盘仍在向内喂养

在小屏幕上左右滑动,查看完整图示与标注。

任务交接

哪一项解释正确连接原恒星、吸积盘、旋转轴与双极喷流?

选择最符合证据的结论

来源与证据边界

本页解释由 Vastward 独立编写,并使用下方官方与研究资料核对。每项来源只支持证据链中的特定部分。