行星寶寶是如何誕生的?天文學家拍了一張「太空彩超」

2020-10-18 造就

行星到底是如何形成的?

在最近發布的一項研究中,天文學家動用「地表最強地面望遠鏡」拍攝到了一張照片,可以很好地闡述這一過程。這顆被命名為PDS 70的行星距地球370光年,是一顆氣體行星,質量是木星的數倍。

行星是如何形成的?

行星形成的微模型


2003年,在距地面200英裡的國際空間站內,美國宇航局(NASA)太空人唐納德·佩蒂特(Donald Pettit)為做實驗,往一個密封袋裡裝了些鹽。當時的空間站剛運行幾年,太空人們熱衷於觀察微重力環境下物質的反應。

佩蒂特將密封袋好好甩了甩。然後停下一看,鹽晶體就像玻璃雪球裡的人造雪片一樣,懸浮於袋中。接著,顆粒開始碰撞、粘連,形成小塊,塊與塊之間又繼續碰撞。不出幾秒,鹽的晶體就已結成大塊。佩蒂特再怎麼甩袋子,這個結塊都不會解體了。

只用一個塑膠袋和一些鹽,佩蒂特就得到了行星形成的微模型。

太陽系內外的行星都起步於此——在激烈的恆星誕生留下的塵土和氣體雲中,微小的顆粒相互碰撞,形成越來越大的團塊。隨著團塊引力的增加,它們吸引到的「建築材料」也越來越多。歷經數百萬年,它們就成了巨大的星球。

萌芽中的行星


天文學家們試圖理解這一過程。

最近,一個歐洲團隊就抱著試試看的心態,動用世界最強大的地面望遠鏡之一,將其對準了一顆年輕的恆星。若時間夠長,他們或能在宇宙的迷霧之中,捕捉到一顆正在萌芽的行星。

新生行星圍繞其恆星PDS 70旋轉

他們竟然如願以償了。注意看照片中的黃橙色斑點。那就是一顆萌芽中的行星。

拍攝這張照片的,是甚大望遠鏡的一個儀器,由歐洲南方天文臺架設於智利沙漠之中。該儀器可以抑制來自恆星的光線,使周遭環境顯露出來。照片中的黑色球體處,就是該行星所處的位置。

這顆恆星名為PDS 70,距地球370光年。天文學家猜測,其系統中或有一顆成長中的行星,因為在其原行星盤——也就是恆星誕生留下的塵雲之中,他們觀測到了一個縫隙。這些縫隙常常意味著,其中存在一個較大的天體,其引力足以吸積附近的材料。

該研究於近期發表於《天文學和天體物理學》(Astronomy and Astrophysics)期刊,由德國馬克思·普朗普天文研究所的天文學家領銜。

將恆星的光芒屏蔽掉,行星(被命名為PDS 70b)發出的微弱光線就進入了視線。通過對這些光線的研究,天文學家發現,PDS 70b是一顆氣體行星,質量是木星的數倍。

雖然在上文的「全家福」中,PDS 70b和它的恆星靠得很近,但實際上,其公轉軌道距恆星很遠,周期約達120年。PDS 70b的表面溫度達到1200開爾文(約926攝氏度),是一個火熱的世界。而且研究人員稱,它很可能仍在長大。

通過觀察其他行星系統的年輕成員,天文學家可以一窺太陽系的遠古歷史。雖然DPS 70b和木星的距離遙不可測,但它們有著類似的經歷:誕生的地點都決定了它們的命運。

誕生的地點決定了它們的命運

初生的恆星常會吞噬附近的氣體。假如PDS 70b和木星的形成地距各自恆星較近,它們形成所用的材料,就會是恆星吞噬完氣體後的殘餘:巖石。它們最終的面貌,也會類似於火星和地球。但實際上,兩者的形成地都距恆星較遠,對於那裡的氣體,恆星只能望而興嘆。

於是,研究人員們稱,木星才成了漩渦雲構成的巨大「彈珠」;PDS 70b也被雲團所圍裹。

截至目前,要觀看仍處在「分娩陣痛中」的年輕行星,我們只有PDS 70b這一張清晰的照片。

但若只言這種宇宙形成的根本機制,讀者自己就能目睹,而且不需要親自前往國際空間站拿一包鹽。只需將頭探到沙發底下,尋找一團團的灰塵。和行星一樣,這些塵團就源於你家這個宇宙之中,那些不斷旋轉的塵粒。


(本文未經造就授權,禁止轉載。

文字 | 雁行 
版面 | 田曉娜


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