年輕恆星周圍的氣體揭示行星形成的重要線索

天文學家近來對行星形成研究取得重大進展，美國威斯康辛大學麥迪遜分校領導的國際研究，利用阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（ALMA），最精確測量 30 顆年輕恆星周圍旋轉的氣體及質量隨時間的變化，成功繪製盤中氣體質量隨時間演化的最精準輪廓。這項成果不僅拼湊行星形成過程的重要線索，更揭示形成岩質行星、氣態巨行星或冰巨行星的可能條件。

研究員表示為了解一系統可能有哪些類型的行星，以及有多少顆行星，最基本的要求是了解年輕恆星周圍行星盤的質量，這些行星盤稱為原行星盤。團隊關注的恆星年齡從不到百萬年到超過500萬年不等，聽起來好像很古老，但對恆星只是嬰兒時期。太陽系約有45億年歷史，所以只有幾百萬年的恆星系統真的只是嬰兒。嬰兒恆星很可能一開始就依附原行星盤，以質量計算，原行星盤約由1%塵埃和99%氣體（主要是氫和氦）組成。之前研究靠一氧化碳與氫的固定比例，一氧化碳雖然圓盤含量不是特別豐富，卻很容易被無線電望遠鏡「看到」。新研究採更精細方法，追蹤N₂H+強度，可解釋圓盤氣體含量最初幾百萬年的變化方式。

現在，我們可看到原行星盤最初幾百萬年，氣體質量呈快速下降趨勢，之後氣體流失速度減緩，灰塵質量可能隨時間穩定下降。若要形成木星這類氣體巨行星，必須氣體還在時進行，這只有幾百萬年的時間。岩質行星形成過程則可悠閒經過數億年。團隊將著手測量原行星盤最內層區域的化學成分，地球這類岩質行星正是在此形成。韋伯太空望遠鏡更擅長追蹤圓盤內熱物質，研究員最近取得30個目標原行星盤的韋伯數據，有助天文學家檢視圓盤內物質，也就是咸認為岩質行星形成的地方，研究員表示如果能觀察到圓盤化學成分，就能知道圓盤行星如何形成。

論文即將發表於《The Astrophysical Journal》期刊。