天文學家首次目睹太陽系外行星形成過程

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導讀 這是一幅藝術示意圖,展示正在塵埃盤中逐漸成型的LkCa15 b以及它圍繞運行的中央母恆星,這一年輕的行星系統距離地球約450光年,位於金牛座 左側欄:恆星LkCa15周圍的塵埃盤,所有發出的光線都來自這些低溫塵埃的輻射;中央部分的空洞是塵埃帶中清出的間隙帶;右側欄:這是對左側欄中央部位的放大圖,采用兩個不同波段(藍色:2.1微米,紅色:3.7微米)的圖像合成,同 ...

這是一幅藝術示意圖,展示正在塵埃盤中逐漸成型的LkCa15 b以及它圍繞運行的中央母恆星,這一年輕的行星系統距離地球約450光年,位於金牛座

左側欄:恆星LkCa15周圍的塵埃盤,所有發出的光線都來自這些低溫塵埃的輻射;中央部分的空洞是塵埃帶中清出的間隙帶;右側欄:這是對左側欄中央部位的放大圖,采用兩個不同波段(藍色:2.1微米,紅色:3.7微米)的圖像合成,同時也標出了中央恆星的位置(五角星)

科技訊 10月24日消息,在一項最新研究中,天文學家們首次直接目睹了一顆尚在形成過程中的系外行星,看到了在一個圍繞恆星分布的塵埃盤中原始行星破繭待出的情景。

借助位於夏威夷莫納克亞山頂的10米口徑凱克望遠鏡,研究人員首次得以直接拍攝到正處於形成過程中的原始行星圖像。這顆原始行星已經被編號為LkCa 15 b。看起來這將是一顆高溫氣態巨行星,現在它正從周圍的環境中不斷汲取巨量的塵埃和氣體物質。研究人員表示,從凱克望遠鏡拍攝的圖像上,可以明顯看到由於這顆行星的存在,從恆星到塵埃盤外側之間的盤面上出現了一道清晰可辨的空隙。

這項研究的首席科學家,夏威夷大學的亞當·卡洛斯(Adam Kraus)說:“LkCa 15 b是我們已經發現的最年輕的行星,比之前我們發現的最年輕的行星還要年輕5倍。我們也因此第一次得以同時對一顆形成中的行星以及它周遭的塵埃物質進行直接的測量。”

尋找一顆新生的行星

這顆新生中的行星距離地球相對較近,距離僅有大約450光年,位於金牛座中。不過要是你想真的試著從滿天繁星中找到它可並不是那麼容易。天文學家們的觀測利器是凱克望遠鏡,它采用了先進的自適應光學系統,可以修正光線通過地球大氣層時產生的扭曲變形,從而獲得高質量的清晰影像。隨後他們再采用一種特殊的干涉技術去除中央恆星發出的耀眼光芒。

借助這一系列的操作,研究人員可以分辨出存在於恆星LkCa 15周遭的原行星盤,並且分辨出這個塵埃盤中由於原行星的存在而出現的那道空隙。

研究合作者米歇爾·愛爾蘭(Michael Ireland)來自澳大利亞麥誇裡大學,他說:“干涉儀技術其實早在1800年代便已經被開發出來了,但是要說到這種技術在光學自適應系統中的應用,那還是大約最近7年間的事情。自那以後,我們一直在努力嘗試,希望將這項技術的能力發揮到極致。並將它應用在世界上最大口徑的望遠鏡上,尤其是像凱克望遠鏡這樣的。”

研究人員們當時正在對大約150顆年輕的,周遭似乎存在塵埃帶的恆星目標進行觀測,隨後他們將觀測的注意力集中到了十多顆重點恆星目標上來。很快他們便發現了原行星LkCa 15 b的存在。這一發現甚至來的快的出乎意料。

卡洛斯說:“LkCa 15只是我們觀測的第二個目標。當我們看到它時我們很快就意識到這裡有某些新的東西。我們在它的旁邊看到一個微弱的點,我們就想這或許是一顆類似木星的行星,隨後,我們在一年之後再次對其展開觀測,以便收集更多數據。”

卡洛斯於10月19日再此間於美國宇航局戈達德空間飛行中心召開的一次會議上公布了他們的研究結果。他們的相關論文則將於今日刊載於《天體物理學報》。

大個子嬰兒

就嬰兒的定義而言,LkCa15 b絕對是一個大個子,其質量達到木星的6倍。但是由於這顆行星目前仍然處於形成階段,因此當它最終形成時,其質量應當會小於這一數值。

卡洛斯說:“我們現在看到的從這一個小光點上發出的光芒中有很大的一部分其實是正處於高速吸積下落過程中的氣體塵埃物質發出的。因此6倍的木星質量或許應當被視作是一個質量上限,實際上從真正的行星本體發出的光線可能只占了很小的一部分。因此對其最終質量的計算數值將遠小於6倍木星質量。”

盡管這顆行星似乎非常巨大,但是整個這一行星系統確實是非常年輕的。其中央母恆星的質量大致和太陽相當,但是其年齡卻僅有大約200萬年,相比之下,我們的太陽形成至今已有大約46億年的歷史了。

長期以來天文學家們一直猜測在圍繞恆星的塵埃盤中應當可以觀測到由於新生的原始行星作用而形成的明顯間隙帶。現在這一成果恰恰是證實了我們已經有能力看清這樣一種現像的真實存在。有了這一先例,天文學家們將很快找到更多的相似案例。

卡洛斯說:“這真的讓人興奮,因為我們看著那道縫隙,知道那裡存在著一顆正在形成中的行星。我們觀察這道縫隙的情況並了解其中正在形成的原行星的相關信息,我們只要觀察這些縫隙,就能找到一種新的尋找系外行星的方法。”(晨風)


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