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中央研究院天文及天文物理研究所研究成果發表，日期：2026年4月15日
由中央研究院天文及天文物理研究所博士後研究學者Indrani Das（印卓妮）博士領導的國際團隊，首次揭示了來自恆星形成核心的落入氣體，如何逐步轉變為形成行星的盤狀結構。該研究結合數值模擬與阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列的（ALMA）觀測成果，已於今日發表於《天文物理期刊》（Astrophysical Journal）。
原行星盤形成於年輕恆星周圍，當緻密的分子雲核心在自身重力作用下塌縮時，外層的氣體與塵埃包層（envelope）會環繞並持續供應物質給年輕恆星及其周圍的盤。雖然我們已知行星最終會在這些盤中形成，並遵循克卜勒運動（即在重力作用下繞質量遠大於自身的中心天體運行的橢圓軌道），但來自包層往內落入的氣體究竟如何轉變為盤中具有高度規律與穩定性的克卜勒運動，這一機制數十年來始終未解。
根據理論與觀測證據，Indrani Das主導的研究首次發現，在年輕恆星—盤系統的包層與盤交界處，存在一個明確的過渡區域，並將其命名為 ENDTRANZ （Envelope Disk Transition Zone，包層—盤過渡區）。研究顯示，往內落入的氣體會在此區域中逐漸轉變為克卜勒運動。關鍵的是，這種轉變並非突發，而是平滑發生，與過去基於經典測試粒子動力學所建立的落入模型大相逕庭。
Indrani Das表示：「ENDTRANZ 的存在，是在年輕恆星周圍盤形成過程中，物質與角動量重新分布的自然結果。這一過程最終決定了來自包層、且旋轉速度低於克卜勒速度的落入物質，如何向外擴散形成盤，並逐漸過渡至有序的克卜勒旋轉。」她強調，ENDTRANZ 的發現，為理解恆星與行星系統（包括我們的太陽系）的形成機制，帶來了重要突破。
為了釐清 ENDTRANZ 的物理機制，研究團隊首先使用數值模擬程式 FEOSAD，從無恆星的分子雲核心塌縮開始，模擬恆星—盤系統的形成過程。結果顯示，從旋轉並落入的包層過渡到快速旋轉的盤，是透過比角動量徑向分布中一個具有有限厚度的「跳變」（jump）逐步完成的，這也被視為 ENDTRANZ 的新型特徵。
比角動量是指單位質量所具有的角動量，用以描述物質在軌道上的旋轉速度與距離，與其質量無關，因此成為了解不同旋轉速度的物質，如何在由塌縮氣體雲演化為盤的過程中重新分布的重要工具。這一現象可類比於大氣對流：熱空氣上升、冷空氣下沉，在彼此交換熱量的同時，不同氣團朝不同方向運動。
共同作者Shantanu Basu指出：「這種表現在比角動量分布中的跳變，其實反映了旋轉速度的漸進轉變，並提供了一個診斷框架，有助於理解驅動盤演化的物理過程。」
研究團隊亦觀測了位於金牛座分子雲、距離地球約450光年的年輕恆星 L1527 IRS，其周圍盤的半徑約為70天文單位。透過 ALMA 大型計畫 eDisk（Embedded Disks in Planet Formation）的高解析度觀測，研究人員首次在該天體的包層—盤交界處，比角動量的徑向分布中辨識出類似的跳變結構。該跳變橫跨約16天文單位，進一步證實了過渡區的存在。
eDisk 計畫主持人暨共同作者大橋永芳表示：「起初我並不相信 L1527 IRS 的觀測資料中真的存在 ENDTRANZ 的證據，但令人驚訝的是，它確實存在！透過仔細比較觀測與模擬中比角動量的徑向分布，我們成功辨識出這個關鍵特徵。」
另一位共同作者Eduard Vorobyov補充指出：「有趣的是，模型中的 ENDTRANZ 在盤周圍展現出顯著的局部運動學變化，若結合觀測資料，將有助於理解原行星盤中複雜的螺旋結構。」
這項開創性的研究將 ENDTRANZ 視為恆星與行星形成中的新發現，為深入探索其複雜物理機制以及在其他年輕恆星系統中尋找其特徵開啟了新的方向。研究團隊認為，這一切才剛剛開始！
ENDTRANZ 示意圖：這是一個位於包層與盤交界處的過渡區，以紅色帶狀環（類似腰帶的環形結構）呈現，其中氣體運動由包層中的落入運動，逐漸轉變為年輕恆星周圍原行星盤中的克卜勒旋轉。此圖為根據數值模擬所得、赤道平面上比角動量二維空間分布所生成的 AI 示意圖。比角動量分布提供了一種直觀的方式來「看見」ENDTRANZ，使其動力學特徵比起僅觀察旋轉速度分布更加清晰可辨。圖片來源： Indrani Das/ASIAA.
此圖顯示由整體塌縮模擬所得，氣體的旋轉速度與比角動量隨距離恆星的徑向變化，其中左軸與右軸分別對應旋轉速度與比角動量，距離單位為天文單位（au）。橘色區域代表年輕恆星系統中的 ENDTRANZ。圖中的垂直虛線與點線分別標示 ENDTRANZ 的外邊界與內邊界。圖片來源：Indrani Das/ASIAA.
左圖為使用韋伯太空望遠鏡（JWST）之 NIRCam 拍攝的年輕原恆星系統L1527 IRS，右圖則為透過阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（ALMA）大型計畫 eDisk 所取得的該系統氣體運動觀測結果。(a) 與 (b) 分別顯示基於藍移與紅移速度分量推得的比角動量與旋轉速度之徑向分布。在橘色標示區域中，比角動量的徑向分布出現跳變，為 ENDTRANZ 存在的證據，顯示氣體運動由落入並伴隨旋轉的包層，過渡至盤中的克卜勒運動。圖片來源：（左）NASA、ESA、CSA、STScI；（右）Indrani Das／ASIAA。
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本篇論文發表於2026年4月15日出版的天文物理期刊（Astrophysical Journal），篇名："Modelling the Break in the Specific Angular Momentum within the Envelope-Disk Transition Zone"
媒體聯絡：
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印卓妮 博士，中央研究院天文及天文物理研究所
(02) 2366-5465， idas@asiaa.sinica.edu.tw ; idas2@uwo.ca
周美吟 博士，中央研究院天文及天文物理研究所
(02) 2366-5415，cmy@asiaa.sinica.edu.tw
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