新生“嬰兒”行星：周圍塵埃物質(zhì)圓盤(pán)中孕育著衛(wèi)星

　　圖說(shuō)：這是天文學(xué)家第一次捕捉到行星正在形成時(shí)的畫(huà)面。圖片中心故意用黑色擋住的部分就是 PDS 70 恒星，其右側(cè)的亮點(diǎn)就是 PDS 70b 行星。天文學(xué)家不久前發(fā)現(xiàn)了圍繞 PDS 70 運(yùn)行的第二顆“嬰兒”行星

　　圖說(shuō)：PDS 70b 行星的紅外圖像(左)看起來(lái)更像是具有一個(gè)環(huán)繞其運(yùn)行的圓盤(pán)(中)，而不是單單一顆行星(右)

　　北京時(shí)間 8 月 1 日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，天文學(xué)家花了數(shù)十年甚至幾百年的時(shí)間，希望能觀測(cè)到處于萌芽狀態(tài)的行星，2018 年，一個(gè)國(guó)際天文學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在圍繞一些年輕恒星旋轉(zhuǎn)的原行星盤(pán)(由氣體和塵埃組成的圓盤(pán))中，存在特殊的間隙結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)很可能是新形成的行星造成的，但不確定如何解釋這些間接的線索。

　　一年的時(shí)間很快過(guò)去，天文學(xué)家取得了重要的突破，他們對(duì)一顆名為 PDS 70 的恒星的觀測(cè)越來(lái)越詳細(xì)，不僅發(fā)現(xiàn)了一顆新生行星，還發(fā)現(xiàn)了第二顆行星可能存在的證據(jù)。PDS 70 恒星比太陽(yáng)略小，距離地球約 370 光年，圍繞它運(yùn)轉(zhuǎn)的這些行星非常年輕，似乎還在成長(zhǎng)，更重要的是，其中一顆行星被自身的旋轉(zhuǎn)氣體和塵埃圓盤(pán)包圍，而這種結(jié)構(gòu)被認(rèn)為可以孵化出大型衛(wèi)星，如果該發(fā)現(xiàn)得到證實(shí)，就將為長(zhǎng)期以來(lái)關(guān)于行星及其衛(wèi)星如何形成的觀點(diǎn)提供有力的支持。

　　最初的發(fā)現(xiàn)是在 2018 年 6 月，當(dāng)時(shí)有天文學(xué)家發(fā)布了一張圖片，一顆行星在 PDS 70 恒星周圍的原行星盤(pán)內(nèi)繞軌道運(yùn)行，PDS 70 是一顆大約有 500 萬(wàn)年歷史的年輕恒星(太陽(yáng)的年齡大約是它的 1000 倍)，一個(gè)月后，另一項(xiàng)研究表明，當(dāng)熾熱的氫原子落在這顆行星上時(shí)，它發(fā)出了一束深紅色的光，表明該行星仍在不斷膨脹。

　　就在不久前，天文學(xué)家宣布 PDS 70 擁有第二顆巨大的“嬰兒”行星，它仍然在吸收周圍的氫，PDS 70 最厲害的地方在于，它至少擁有一顆行星，這是毫無(wú)疑問(wèn)的，而第二顆行星存在的證據(jù)也非常令人信服。

　　這些發(fā)現(xiàn)大部分來(lái)自甚大望遠(yuǎn)鏡(VLT)，這是歐洲南方天文臺(tái)在智利阿塔卡馬沙漠建造的大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，由 4 臺(tái)相同的 8.2 米口徑望遠(yuǎn)鏡組成。為了找到第二顆行星，并進(jìn)一步確認(rèn)第一顆行星的存在，研究團(tuán)隊(duì)使用甚大望遠(yuǎn)鏡的新設(shè)備多目標(biāo)光譜探測(cè)儀(MUSE)來(lái)尋找它們釋放的氫，2018 年夏天的一個(gè)晴朗夜晚，他們獲得了數(shù)據(jù)，當(dāng)時(shí) MUSE 還在接受測(cè)試，考慮到這些儀器探測(cè)這兩顆行星的能力是如此之強(qiáng)，未來(lái)的進(jìn)展真的很令人興奮。

　　到目前為止，這兩顆行星似乎很符合此前未經(jīng)驗(yàn)證的行星形成理論的預(yù)測(cè)，早在 2012 年，天文學(xué)家第一次在 PDS 70 恒星的圓盤(pán)上發(fā)現(xiàn)了一條空曠且沒(méi)有塵埃的間隙帶，這條帶的起始位置相當(dāng)于天王星在太陽(yáng)系中的軌道，并延伸至大約三倍的距離。

　　第一顆行星被命名為 PDS 70b，就在這個(gè)圓盤(pán)間隙帶的內(nèi)邊緣徘徊，但是，僅僅一顆行星還無(wú)法解釋為什么這個(gè)間隙如此之大，在理論上，兩顆行星會(huì)導(dǎo)致圓盤(pán)中出現(xiàn)更加寬闊的間隙，這正是新數(shù)據(jù)所顯示的，在間隙帶外邊緣附近發(fā)現(xiàn)的第二顆行星圍繞恒星運(yùn)行一周的時(shí)間，是內(nèi)側(cè)行星運(yùn)行一周時(shí)間的兩倍，一切似乎都開(kāi)始聯(lián)系起來(lái)了。

　　PDS 70 與其明亮的行星距離遙遠(yuǎn)，因此天文學(xué)家可以調(diào)整觀測(cè)手段，進(jìn)一步揭示該恒星系的秘密。參與發(fā)現(xiàn)第二顆行星的空間望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的天文學(xué)家朱利安·吉拉德(Julien Girard)說(shuō)：“PDS 70 正在成為一個(gè)基準(zhǔn)系統(tǒng)。”

　　天文學(xué)家通過(guò)甚大望遠(yuǎn)鏡的另一個(gè)新設(shè)備 Sinfoni——一個(gè)擁有自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的二維光譜成像儀器——對(duì)孕育衛(wèi)星的繞行星圓盤(pán)進(jìn)行了初步探測(cè)。在去年 PDS 70b 首次被發(fā)現(xiàn)之后，測(cè)量結(jié)果表明，來(lái)自 PDS 70b 的光線中包含了比單獨(dú)一顆行星更多的紅光，這些數(shù)據(jù)揭示該行星周圍存在一個(gè)塵埃物質(zhì)圓盤(pán)，它能吸收熱量，然后以紅外線波長(zhǎng)重新釋放熱量。

　　在太陽(yáng)系形成的模型中，像這樣的小圓盤(pán)最終合并成了衛(wèi)星，例如伽利略發(fā)現(xiàn)的四顆木星衛(wèi)星。如果這些初步觀測(cè)得到其他天文臺(tái)的證實(shí)，那就能為太陽(yáng)系形成模型提供有力的證據(jù)，這很好地證實(shí)了巨型行星周圍可以存在一個(gè)環(huán)繞其運(yùn)行的圓盤(pán)，木星并沒(méi)有那么特別。在太陽(yáng)系中，木衛(wèi)二和土衛(wèi)二這兩個(gè)最有希望尋找生命的星球就圍繞著巨大的行星運(yùn)行，如果巨型氣態(tài)行星幼年時(shí)經(jīng)常擁有可以制造衛(wèi)星的圓盤(pán)，那么“也許木衛(wèi)二或土衛(wèi)二在銀河系中相當(dāng)常見(jiàn)。”
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