行星苗圃比我们预期的要多样和美丽得多

行星基本上就是巨大的尘埃球。

在位于智利阿塔卡马沙漠的欧洲南方天文台 (ESO) 天文台,一台独特的望远镜使天文学家能够对年轻恒星周围形成的“尘埃盘”进行前所未有的观测。他们的知识或许能为我们提供关于我们自身太阳系在四十多亿年前如何形成的深刻见解。

这些星盘持续时间只有几百万年——对于拥有137亿年历史的宇宙来说,这简直是转瞬即逝;但对于人类而言,却是漫长得无法想象。然而,就在十年前,我们几乎会错过它们中的大多数。当时,天文学家 Henning Avenhaus 说,“其中任何一个单独的星盘都足以发表一篇论文。”在 ESO,可以看到很多这样的星盘——如果你能成功预约到“光谱偏振高对比度系外行星搜寻器”(Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch instrument),也就是 SPHERE 的观测时间。这种尖端仪器,能够直接成像我们太阳以外的近距离恒星周围的系外行星,每年只有两次开放给研究人员使用。它主要用于观测已知的系外行星,而不是观测尘埃盘,后者至今仍是一种知之甚少的现象。SPHERE 能够削弱恒星发出的光线,从而利用偏振滤光片和自适应成像技术来观测其周围的系外行星——以及尘埃盘。它是 ESO 的甚大望远镜的一部分。它于2014年安装,但直到2017年才拍下了第一张已确认行星的图像。Avenhaus 说,当他去观测时,“我以为最多只能看到三个星盘。”他的团队总共观测到了八个,围绕着金牛T星(T Tauri stars),这是可见的最年轻的恒星类型,年龄不到1000万年。这些金牛T星距离地球约2.3亿至5亿光年。

images of dust disks in space
来自 ESO 甚大望远镜上 SPHERE 仪器的新图像显示了各种奇特的形状、大小和结构,包括行星在形成过程中可能产生的影像。ESO/H. Avenhaus 等人/E. Sissa 等人/DARTT-S 和 SHINE 合作项目

他表示,该天文台“是一个非常偏远且独特的地方。看起来有点像火星。”Avenhaus 是这项研究的首席作者,该研究着眼于他观测到的八颗恒星。这篇论文将在即将出版的《天体物理学杂志》(Astrophysical Journal) 上发表,讨论了观测星盘的方法以及该研究的一些潜在发展方向。理论上,这些星盘最终会——以某种方式——聚集成行星。这是 DARTTS-S(使用 SPHERE 观测金牛T星周围的星盘)项目更大范围研究的第一篇论文。随着时间的推移,DARTTS-S 的研究人员希望了解更多。

恒星周围的星盘主要成分并非尘埃,而是气体。每个星盘中只有大约百分之一是固态物质,但正是这些尘埃,通过SPHERE 才能被观测到,就像灯泡亮起时周围的尘埃颗粒一样。Avenhaus 说,这些星盘以前也被观测过,但“这些观测的新颖之处在于,我们有了更大的样本。”这个样本中包含了各种大小的星盘图像,包括小型星盘、大型星盘、分散的星盘,甚至还有形状像汉堡包或溜溜球的星盘:两个明亮的环,中间是黑暗的核心。让他惊讶的是它们的大小以及尺寸上的巨大差异。这些星盘的直径在100到400个天文单位(地球到太阳的距离)之间——比我们整个太阳系还要大。

随着时间的推移,DARTTSS 的研究人员将把这个图库扩展到另外21颗恒星。“一旦我们有了更多数据,我们就有望了解这些星盘是否都经历了相同的过程,”Avenhaus 说。目前尚不清楚这些形态各异的星盘是更像一个包含不同年龄段人群的全家福(也就是说,不同的星盘形状是否代表了任何小型金牛T星的生命周期的正常阶段,还是星盘的形成方式不同)。通过进一步的观测和研究,研究人员希望能够获得具有统计学意义的恒星数量,并得出答案,因为他们无法真正等待数百万年去观察任何一个星盘的演变。

研究本文中这类小型金牛T星周围的星盘,也为理解我们太阳系过去提供了潜在的机会。他说:“我们无法看到四十几亿年前太阳系的样子。”研究这些事物的人们有两种主要方法来尝试理解它当时的样子:要么进行模拟,要么观测仍在形成的太阳系。因为不幸的是,时间旅行是不可能的。

 

更多优惠、评测和购买指南

 
© .