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望远镜观测到理论预测景象,可能看见行星从原行星盘中诞生

2024-11-02 203


随着时间推移,我们将会发现越来越多系外行星,然而科学家目前对行星形成的动力学过程依然知之甚少。最近,一组国际天文团队在距离地球 520 光年的年轻变星系统中,发现了行星形成理论预测的螺旋臂扭曲景象,这代表我们很可能目睹一颗新生行星正在形成。

科学家对于行星形成过程的动力学机制还没有很了解,目前主流行星形成假说认为,行星形成于年轻恒星周围的气体尘埃云盘,比如地球被认定起源自太阳星云,这些云首先凝结形成小行星和彗星,在不断互相碰撞的过程最后形成行星。

但是,虽然我们迄今已发现数千颗系外行星,但对它们的形成仍知之甚少,科学家还未完全从形成行星的气体尘埃云中理解这一过程。由于其他恒星距离我们都很遥远,加上新生恒星的光芒非常明亮,通常都遮蔽了原行星盘内某处可能正在形成行星的特征,过去阿塔卡玛大型毫米及次毫米阵列(ALMA)曾拍摄离地球 520 光年的变星“御夫座 AB(AB Aurigae)”图像,发现可能有颗行星诞生于年轻御夫座 AB 周围。

由巴黎天文台天文学家 Anthony Boccaletti 领导的国际天文团队,利用欧洲太空总署甚大望远镜(VLT)SPHERE 仪器在2019 年 12 月和 2020 年 1 月,分别对御夫座 AB 再拍摄了新的高对比照片,这次清楚看见恒星周围的原行星盘出现螺旋臂,并看见在靠近螺旋中心附近的某条螺旋臂上出现了一个小小 S 形扭曲,某些行星形成理论预测了这种扭曲情景。

▲ 行星形成理论预测了螺旋臂的 S 形扭曲现象(白圈所示)。

原行星盘螺旋臂的形成机制来自林德布拉德共振效应:假如有行星正在形成,则其周围尘埃被扰动将逐渐变为椭圆形状、离行星最近与最远的两个点之间产生振荡,当这种震荡是尘埃轨道周期的倍数时,就会造成林德布拉德共振、形成螺旋状尘埃臂。

而在新图象中,科学家找到了螺旋臂的扭曲,代表可能有行星正在该处聚结,科学家将能确定系外行星的位置。

不过图片中,虽然行星位置看起来离母恒星很近,但实际上距离大概是海王星与太阳的距离这么远,且大小还很难衡量。等 2025 年欧洲极大望远镜(European Extremely Large Telescope,E-ELT)建成后,会更有机会看清该系外行星形成的更多细节,以及驱动该过程的气体动力学。

新论文发表在《天文与天体物理学报》(Astronomy & Astrophysics)。

  • Breathtaking New Images Show What Could Be The Turbulent Birth of a Giant Planet
  • Astronomers spot ‘twist’ evidence of a baby planet in a young star system
  • Images with a “twist" could be first showing birth of an exoplanet
  • Astronomers Capture First Images Of A ‘Baby Planet’ Cradled In Spiral Arms

(图片来源:欧洲南方天文台)

2020-05-26 10:07:00

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