哈勃望遠鏡發現：在2萬光年外的這個星團中，行星真的很難形成！

2020-10-18 博科園

使用哈勃太空望遠鏡的天文學家發現，行星很難在巨大而擁擠的韋斯特倫德2號星團混亂的中心區域形成。韋斯特倫德2號位於2萬光年外，是一個研究恆星演化過程的獨特實驗室，因為它相對較近，相當年輕，並且包含大量的恆星。哈勃太空望遠鏡對韋斯特倫德2號恆星進行了為期三年的研究，發現圍繞星團中心附近恆星的原行行星盤前身神秘地沒有大型、密集的塵埃雲。

因為這些塵埃雲可能在數百萬年後變成行星。然而，觀測顯示，星團外圍的恆星確實有巨大行星形成的塵埃雲嵌入到原行行星盤中。研究人員認為，我們的太陽系在46億年前形成時就遵循了這個方式。那麼，為什麼韋斯特倫德2號星團中的一些恆星很難形成行星，而另一些則沒有呢？似乎行星的形成取決於位置，星團中最大質量和最亮的恆星聚集在核心，這一點得到了對其他恆星形成區域的觀測證實。

大的星團中心包含至少30顆極大質量的恆星，其中一些質量高達太陽的80倍。它們熾熱的紫外線輻射和颶風般的帶電粒子星風吹起了鄰近較低質量恆星周圍的原行行星盤，驅散了巨塵埃雲。巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所首席研究員、哈勃研究的首席研究員埃琳娜·薩比(Elena Sabbi)解釋說：基本上，如果有怪物恆星，它們的能量將改變附近原行行星盤的性質，質量較小的恆星。

可能仍然有一個原行行星盤，但是恆星改變了圓盤中塵埃的組成，所以更難創造穩定的結構，最終導致行星難以形成。研究認為，塵埃要麼在100萬年後蒸發掉，要麼在成分和大小上發生了如此戲劇性的變化，以至於行星沒有形成。哈勃的觀測代表著天文學家第一次分析了一個密度極高的星團，以研究哪些環境有利於行星的形成。然而，科學家們仍然在爭論，巨大恆星是在中心誕生的，還是遷移到那裡的。

韋斯特倫德2號星團的核心已經有大質量恆星，儘管它是一個相對年輕的200萬年系統。使用哈勃3號廣角相機，研究人員發現，在韋斯特倫德2號星團近5000顆恆星中，質量在太陽質量的0.1到5倍之間，其中1500顆恆星在恆星從原行行星盤中吸積物質時，其光線出現了波動。在原行星盤內聚集的軌道物質會暫時阻擋部分星光，造成亮度波動。然而，哈勃只在星團密集中心區域之外的恆星周圍探測到了這種軌道物質特徵。

哈勃望遠鏡在大約5%的恆星恢復正常亮度之前，目睹了長達10到20天的亮度大幅下降，沒有在距中心4光年內的恆星中檢測到這些亮度下降。這些波動可能是由從恆星前面經過的大團塵埃引起。從地球上看，這些團塊會在一個傾斜的圓盤上，幾乎是側面傾斜的，研究人員認為它們是正在形成的行星體或結構。這些可能是最終在演化系統中形成行星的種子。在非常大質量的恆星附近看不到這些系統，只在中心以外的系統中看到了它們。

多虧了哈勃望遠鏡，天文學家現在可以看到恆星是如何在類似早期宇宙環境中積累的，在早期宇宙中，星團由怪物恆星主導。到目前為止，附近最廣為人知包含大質量恆星的恆星環境是獵戶座星雲中的恆星誕生區域。然而，韋斯特倫德2號星團是一個更豐富的目標，因為它的恆星數量更多。哈勃對韋斯特倫德2號星團的觀測，讓天文學家更好地了解了不同質量的恆星是如何隨時間變化，以及來自超大質量恆星的強風和輻射是如何影響附近低質量恆星及其原行行星盤的。

例如，看到像我太陽這樣質量較低的恆星，在星團中靠近極大質量的恆星時，仍然有原行行星盤，並且在生長過程中仍然可以共生物質。但它們原行行星盤結構似乎與在遠離星團核心平靜環境中形成的恆星周圍的圓盤有很大不同，而這些信息對於建立行星形成和恆星演化的模型非常重要。這個星團將成為美國宇航局（NASA）即將推出的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡進行後續觀測的極佳實驗室。哈勃太空望遠鏡幫助天文學家確定了可能具有行星結構的恆星。

有了韋伯太空望遠鏡，研究人員可以研究恆星周圍的哪些原行行星盤沒有吸積物質，哪些圓盤仍然有可能形成行星的物質。這些關於1500顆恆星的信息，將使天文學家能夠繪製出恆星系統如何生長和演化的路徑。韋伯太空望遠鏡還可以研究原行行星盤在不同演化階段的化學成分，觀察它們是如何變化的，並幫助天文學家確定環境在它們的演化中起到了什麼影響。

博科園｜研究/來自：美國宇航局戈達德太空飛行中心

研究發表在期刊《天體物理學》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab7372

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