科學家觀測到形成中的「幼年行星」

2020-11-15 cnBeta

據英國《每日郵報》報導，現在的太陽系是一個穩定的系統：較小的巖質行星處於內部，氣態巨行星處於外圍，而邊緣是冰質行星。但是，行星系統究竟如何從處於混亂狀態、由氣體和塵埃構成並緩慢旋轉著的圓盤狀雲，演化為循規蹈矩的天體，目前仍然不是很清楚。現在，從遙遠年輕恆星捕獲的最新圖像讓人感到震驚，顯示這些恆星的原始行星盤(Protoplanetary Disc)正在形成一些處於幼年時期的行星。研究人員稱，這可以加深我們有關行星如何形成的知識。

（圖註：天文學家捕獲了來自幼年恆星的圖像，顯示其周圍由塵埃和氣體構成的圓盤狀雲如何形成少年時期的行星。在距地球600光年的天蠍星座(Scorpio)，天文學家發現恆星RX J1615被巨大的土星環所環繞。）

類似於恆星的形成，原始行星盤中的氣體和塵埃形成了許多團塊——它們相互間發生碰撞、增大和冷凝，直到它們形成行星。

這些原始行星盤的巨大無法想像，可能跨越了數十億公裡。

通過跟蹤三顆年輕的恆星，歐洲南方天文臺(ESO)的天文學家獲得了處於不同演化階段的原始行星盤的最新圖像。

（圖註：HD 135344B被一個多臂原始行星盤所包圍。這個原始行星盤中央存在巨大空隙——像一條黑色的鴻溝，其伸展的長度是地球到太陽距離的25倍——並擁有兩條巨大的旋轉臂。）

Sphere設備是設在智利境內阿塔卡馬沙漠的歐洲南方天文臺「甚大望遠鏡(VLT)」的一部分，利用Sphere設備獲得的觀測數據，一支研究團隊得以分析這些原始行星盤的細節，進而顯示新興行星如何導致它們改變形狀。

其中一顆恆星位於天蠍星座(Scorpio)，距離地球約600光年。

在荷蘭萊頓天文臺的Jos de Boer的領導下，天文學家在恆星RX J1615周圍發現了一系列巨大的土星環。

此外，按行星標準，該恆星系統正處於幼兒期，誕生的時間只有180萬年，而正在形成的行星反過來影響著該原始行星盤的形狀。

在解釋最外面的環在行星形成過程中如何被剪斷時，研究人員解釋稱：「該原始行星盤除了可能被一顆巨大的行星截斷之外……多個低質量的行星同樣也可能將其截斷。」

第二顆恆星HD 97048在距離地球500光年的?蜓星座(Chamaeleontis)中被發現，具有多個類似的同心環，使得具有這些常規對稱環的年輕恆星系統比以前所認為的更常見。

在描述HD 97048的環狀結構時，荷蘭萊頓大學的克裡斯蒂安·金斯基（Christian Ginski）寫道：「我們發現這顆新生行星為我們正在觀察的結構提供了一個可能的解釋。」

此前，這些年輕恆星系統的圖像顯示其原始行星盤正在形成螺旋臂、渦流或空隙。

（圖註：第二顆恆星HD 97048在距離地球500光年的?蜓星座(Chamaeleontis)中被發現，具有多個類似的同心環，使得具有這些常規對稱環的年輕恆星系統比以前所認為的更常見。）

來自荷蘭的第二支研究團隊發現了具有螺旋臂原始行星盤的驚人的實例，距離地球約450光年。

這顆恆星被稱為HD 135344B，由一個多臂原始行星盤所包圍。這個原始行星盤中央存在巨大空隙——一條黑色的鴻溝，其伸展的長度是地球到太陽距離的25倍——並擁有兩條巨大的旋轉臂。

科學家相信是這是巨大原始行星(protoplanet)正在形成所造成的，它們在軌道上運行時對原始行星盤形成拖曳作用並吸積物質。

來自荷蘭安東·潘涅庫克天文學研究所（Anton Pannekoek Institute for Astronomy）的天文學家託馬斯·斯託克爾（Tomas Stolker）領導的團隊發現了HD 135344B，他寫道：「兩顆原始行星運行在螺旋臂的外圍，這是對螺旋臂最好的解釋。」

令人驚嘆的是，天文學家觀測到一顆年輕恆星的原始行星盤在幾個月內發生變化，這是觀察到行星正在「實時」形成的一個實例。

HD 135344B周圍存在四條黑色條紋，其中一條在兩次觀測之間出現變化，表明其由處於自由狀態物質構成的原始行星盤正在形成幼年行星且後者正在成長。

（圖註：這些圖像幫助天文學家解釋，當幼年行星從大量旋轉的物質中誕生時，它們如何改變原始行星盤的形狀。圖中依次為HD 97048、HD 135344B和RX J1615）

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