望遠鏡觀測到理論預測景象,可能看見行星從原行星盤中誕生

作者 | 發布日期 2020 年 05 月 25 日 17:59 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


隨著時間推移,我們將會發現越來越多系外行星,然而科學家目前對行星形成的動力學過程依然知之甚少。最近,一組國際天文團隊在距離地球 520 光年的年輕變星系統中,發現了行星形成理論預測的螺旋臂扭曲景象,這代表我們很可能目睹一顆新生行星正在形成。

科學家對於行星形成過程的動力學機制還沒有很了解,目前主流行星形成假說認為,行星形成於年輕恆星周圍的氣體塵埃雲盤,比如地球被認定起源自太陽星雲,這些雲首先凝結形成小行星和彗星,在不斷互相碰撞的過程最後形成行星。

但是,雖然我們迄今已發現數千顆系外行星,但對它們的形成仍知之甚少,科學家還未完全從形成行星的氣體塵埃雲中理解這一過程。由於其他恆星距離我們都很遙遠,加上新生恆星的光芒非常明亮,通常都遮蔽了原行星盤內某處可能正在形成行星的特徵,過去阿塔卡瑪大型毫米及次毫米陣列(ALMA)曾拍攝離地球 520 光年的變星「御夫座 AB(AB Aurigae)」圖像,發現可能有顆行星誕生於年輕御夫座 AB 周圍。

由巴黎天文台天文學家 Anthony Boccaletti 領導的國際天文團隊,利用歐洲太空總署甚大望遠鏡(VLT)SPHERE 儀器在2019 年 12 月和 2020 年 1 月,分別對御夫座 AB 再拍攝了新的高對比照片,這次清楚看見恆星周圍的原行星盤出現螺旋臂,並看見在靠近螺旋中心附近的某條螺旋臂上出現了一個小小 S 形扭曲,某些行星形成理論預測了這種扭曲情景。

▲ 行星形成理論預測了螺旋臂的 S 形扭曲現象(白圈所示)。

原行星盤螺旋臂的形成機制來自林德布拉德共振效應:假如有行星正在形成,則其周圍塵埃被擾動將逐漸變為橢圓形狀、離行星最近與最遠的兩個點之間產生振盪,當這種震盪是塵埃軌道周期的倍數時,就會造成林德布拉德共振、形成螺旋狀塵埃臂。

而在新圖象中,科學家找到了螺旋臂的扭曲,代表可能有行星正在該處聚結,科學家將能確定系外行星的位置。

不過圖片中,雖然行星位置看起來離母恆星很近,但實際上距離大概是海王星與太陽的距離這麼遠,且大小還很難衡量。等 2025 年歐洲極大望遠鏡(European Extremely Large Telescope,E-ELT)建成後,會更有機會看清該系外行星形成的更多細節,以及驅動該過程的氣體動力學。

新論文發表在《天文與天體物理學報》(Astronomy & Astrophysics)。

(圖片來源:歐洲南方天文台