科学家首次目睹新生行星的形成

他们长得真快
NASA/JPL-Caltech

据估计,星系中行星数量庞大,大约有1000亿颗。开普勒望远镜已经发现了近1900颗这样的行星,但我们还未能一窥正在形成的行星。

直到现在。正如今天发表在《自然》杂志上的一篇论文所解释的,一个由亚利桑那大学天文学家领导的研究团队首次直接成像了一个新生行星周围的尘埃云。

一个天文学之谜

行星的诞生是一个神秘的过程。科学家们知道它们形成于环绕和喂养新生恒星的气体和尘埃盘。普林斯顿大学天体物理学家朱兆焕在与这篇论文一同发表的一篇评论文章中写道:“但是,关于微小尘埃颗粒如何能增大14个数量级,最终成为一颗巨大的行星,我们知之甚少。”

开普勒望远镜通过观察星团并等待其光线变暗来发现系外行星——光线变暗表明行星正在恒星和地球之间经过。问题是,行星形成于非常年轻的恒星周围,而年轻的恒星是不稳定的。它们的光线亮度会波动,这使得很难注意到经过的系外行星的阴影。

凯克望远镜于2011年发现了天体 LkCa 15b,从一开始,科学家们就怀疑它是一颗新生行星(称为原行星)。该天体在其恒星的气体和尘埃盘中划出了巨大的空隙,形成了一个比地球到太阳距离宽100倍的空隙。

新的研究提供了迄今为止最清晰的证据,表明 LkCa 15b 确实是一颗原行星——并且它可能还有两个“兄弟”。

(行星)诞生了

Steph Sallum。根据 Isella 等人 2014 年发表的亚毫米波数据生成的灰度图像。

正在形成的系外行星会发出特征信号。就像新生恒星一样,新生行星周围也会形成气体和尘埃盘。如果行星还有一个强大的磁场,它可以从尘埃盘中吸入物质,将其加热到高达 17500 华氏度。热量会使氢发出一种叫做 H-alpha 的特定波长的光。

这项研究的科学家们是第一批直接成像这些吸积物质发出的 H-alpha 光子的。为了做到这一点,他们使用了亚利桑那州的双子望远镜,并配备了一个只允许 H-alpha 光子到达望远镜的滤光片。

吸积物质还发出了红外信号,科学家们认为这支持了 LkCa 15b 确实是一颗仍在快速生长期的行星的假设。

下一步

现在科学家们可以直接研究正在形成的行星,有望阐明行星何时、何地以及如何诞生。

朱兆焕指出,这些发现已经对当前的行星形成理论提出了挑战。

亚利桑那团队的 Josh Eisner 表示,他们期待了解更多关于正在形成的行星的信息,包括它们大气的化学成分。

“我们也预计会有更多这样的系统,我们希望找到它们。”

 

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