重要的事情說三遍！行星形成的關鍵是位置，位置，位置

使用美國航天局哈勃太空望遠鏡的天文學家發現，行星要在巨大而擁擠的恆星團維斯特盧德2號的崎嶇不平的中心區域形成是十分困難的。維斯特盧德2號位於兩萬光年外，是用以研究恆星進化過程的獨特的實驗場，因為它離我們相對較近，非常年輕，而且包含大量的恆星群。

在這張哈勃太空望遠鏡的圖像中，年輕恆星閃耀著生命力的絢麗帷幕就像一場閃亮的煙花表演。這場煙花秀的閃亮中心是一個由數千顆恆星組成的巨大星團，名為維斯特盧德2號。這個星團位於距離地球2萬光年的卡裡納星座中一個被稱為Gum 29的喧鬧的恆星繁殖地。哈勃的廣域相機3號用近紅外光穿透籠罩在恆星哺育地的塵埃面紗，讓天文學家清晰地看到星雲和中央星團中密集的恆星。該星團的直徑在6光年至13光年之間。（圖片來源：美國航天局、歐洲航天局、哈勃遺產小組（太空望遠鏡科學研究所/大學天文學研究協會）、A. Nota（歐洲航天局/太空望遠鏡科學研究所）和維斯特盧德2號科學小組）

哈勃對維斯特盧德2號中的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行星形成盤的前期狀態神奇地缺少大且密的塵埃雲，這些塵埃雲在幾百萬年內可能成為行星。

恆星團維斯特盧德2號（圖片來源：美國航天局、歐洲航天局、哈勃遺產小組（太空望遠鏡科學研究所/大學天文學研究協會）、A. Nota（歐洲航天局/太空望遠鏡科學研究所）和維斯特盧德2號科學小組）

然而，觀測結果顯示，巨大的行星形成的塵埃雲鑲嵌在星群外圍恆星的碟片裡。研究人員認為，我們的太陽系在四十六億年前形成時也存在同樣的結構。

該圖顯示了圍繞恆星團維斯特盧德2號的支柱。這些支柱由密集的氣體和幾光年高的塵埃組成，並指向中央星團。 人們認為它們是新星的孵化器。除了雕刻氣態地形外，最亮星團中的恆星發出的強烈輻射正在產生一連串的幼星。（圖片來源：美國航天局、歐洲航天局、哈勃遺產小組（太空望遠鏡科學研究所/大學天文學研究協會）、A. Nota（歐洲航天局/太空望遠鏡科學研究所）和維斯特盧德2號科學小組）

那麼，為什麼有些恆星在恆星團維斯特盧德2號中很難形成行星，而有些恆星卻可以？看起來行星的形成取決於位置，位置，還是位置啊。星團中質量最大、最亮的恆星聚集在星團核心，這一點在其它恆星形成區域的觀測中得到了驗證。星團的中心包含有至少三十顆質量極大的恆星，有些恆星的重量甚至是太陽質量的八十倍。它們強烈的紫外線輻射和颶風般的帶電粒子恆星風吹散了鄰近低質量恆星的碟片，驅散了巨大的塵埃雲。

大麥哲倫星系星雲（圖片來源：美國航天局、歐洲航天局、約書亞·雷克）

「基本上，如果有質量極大的恆星，它們的能量將會改變其周圍質量較小的恆星的碟片的性質，」艾琳娜·薩比（Elena Sabbi，來自巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所，哈勃研究首席研究員）解釋說，「恆星的碟片還是存在的，但是恆星會改變碟片中塵埃的成分，所以很難創造出最終導致行星產生的穩定結構。我們認為，這些塵埃要麼在一百萬年內蒸發掉，要麼其成分和大小發生巨變，以至於行星沒有形成的基礎。」

塵土飛揚的行星形成碟片概念圖（圖片來源：美國航天局、加州理工大學噴氣推進實驗室）

哈勃太空望遠鏡的觀測結果意味著天文學家首次對一個密度極高的星團進行分析，研究哪些環境有利於行星的形成。然而，科學家們仍在爭論大顆恆星是在中心誕生還是從他處遷移到那裡。儘管恆星團維斯特盧德2號是一個相對年輕的、有二百萬年歷史的系統，其中心已經有了很多巨大的恆星。

研究人員使用哈勃的廣角相機3號發現了在恆星團維斯特盧德2號中，大約有五千顆恆星的質量是太陽質量的0.1至5倍，其中有一千五百顆恆星在碟片中增殖物質時亮度會發生變化。凝聚在碟片內的軌道物質會暫時阻擋部分星光，造成亮度波動。

然而，哈勃只在星團擁擠的中心區域之外的恆星周圍發現了這種軌道物質的特徵。哈勃太空望遠鏡目睹了在5%的恆星周圍長達10至20天的亮度大幅下降，然後才恢復到正常亮度。他們沒有在距離中心4光年以內的恆星中檢測到這些亮度的下降。這些亮度的波動可能是由大團塵埃在恆星前面經過引起的。從地球的角度看，這些大團的塵埃在一個邊緣傾斜的碟片中。「我們認為它們是行星的部分或者正在形成行星的結構，」薩比解釋道，「這些可能是最終生成更高級系統中行星的種子。這些是我們在非常巨大的恆星附近看不到的系統。我們只在中心以外的系統中看到它們。」

行星形成概念圖（圖片來源：歐洲南方天文臺、馬丁·康姆塞）

感謝哈勃的幫助，現在天文學家可以看到恆星是如何在像早期宇宙那樣的環境中增殖的，在那裡星團是由巨大的恆星主導的。到目前為止，最著名的包含巨大恆星的近地恆星環境是獵戶座星雲中的恆星誕生區。然而，恆星團維斯特盧德2號是一個更豐富的目標，因為它所包含的恆星數量更為巨大。

「哈勃對恆星團維斯特盧德2號的觀測讓我們更好地了解不同質量的恆星是如何隨著時間的推移而變化的，以及來自非常巨大的恆星的強風和輻射是如何影響附近的低質量恆星及其碟片的，」薩比說。「例如，我們看到，像我們的太陽這樣的低質量恆星，在星團中靠近極大質量恆星的地方仍然有碟片，並且在它們成長的過程中仍然可以增殖物質。但是它們碟片的結構（即它們形成行星的能力）似乎與在離星團核心較遠的平靜環境中形成的恆星周圍的碟片的結構非常不同。這一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航天局即將推出的紅外天文臺詹姆斯·韋伯太空望遠鏡進行後續觀測的絕佳實驗室。哈勃已經幫助天文學家確定了那些可能具有行星結構的恆星。藉助韋伯，研究人員可以研究恆星周圍哪些碟片沒有增殖物質，哪些碟片依然可能有物質堆積成行星。這些關於一千五百顆恆星的信息能夠讓天文學家繪製出恆星系統如何成長和演化的路徑。韋伯還可以研究不同演化階段的碟片的化學成分，觀察它們的變化，並幫助天文學家確定環境在它們的演化過程中有什麼樣的影響。

美國航天局的另外一座計劃中的紅外觀測站，南希·格蕾絲·羅曼太空望遠鏡將能在更大的範圍內進行薩比的研究。維斯特盧德2號只是一個巨大的恆星形成區域的一小片。這些巨大的區域包含了不同年齡和不同密度的恆星群。天文學家利用羅曼太空望遠鏡的觀測結果，開始建立了解恆星的特徵（例如其質量或外流）是如何影響自身的演化或附近形成的恆星的性質的統計資料。這些觀測結果還可以提供更多關於行星如何在惡劣環境中形成的信息。

薩比團隊的研究成果發表在《天文物理期刊》上。

哈勃太空望遠鏡是美國航天局和歐洲航天局之間的一個國際合作項目。美國航天局位於馬裡蘭州格林貝爾特的戈達德太空飛行中心負責管理該望遠鏡。位於巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所（STScI）負責哈勃的科學操作。太空望遠鏡科學研究所由華盛頓特區的大學天文學研究協會為美國航天局運營。

作者: Lynn Jenner

FY: AngelinaWu

如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫作者刪除

轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處