科学

首次拍到行星诞生之处的圆盘在转动,而且有些地方不守规矩

Peter Finch

行星诞生之处的圆盘,过去从未被看到运动。御夫座AB星仍年轻得被自己形成时的气体和尘埃裹着,在它周围,这个圆盘这一次被追踪到真正转动的过程:这是首次直接拍到处于运动中的行星摇篮,而不是一幅静止的肖像。而这种运动,并不完全符合教科书的预言。

原行星盘是新恒星周围残留的物质,是组装行星、卫星和彗星的原料。迄今为止,看一眼这样的圆盘,实际上只是拍一张照片:一个美丽而静止的瞬间,天文学家据此推断整体应当如何转动。看它运动则是另一回事。它把有根据的猜测变成测量,而惊喜正住在测量里。

圆盘的大部分都规规矩矩。它的外围按照让行星绕太阳运行的同一套轨道力学环绕恒星。再往里,一些区域偏离了预期的图样。气体和尘埃堆积的明亮结点,恰好落在一颗正在长大的巨行星会把物质拉向自己的位置。一些太小或太暗、无法正面看到的结构投在盘上的微弱阴影,转得比一个光滑而空旷的圆盘所允许的更快。研究团队把这种不一致读作仍在积累质量的巨行星留下的指纹。

以我们近邻的尺度衡量,这个圆盘十分巨大:它从地球与太阳之间距离的约30倍一直延伸到约600倍。盘中已经拍到过一颗行星,御夫座AB星b,一颗质量约为木星九倍的气态巨行星,在约93个地球-太阳距离处绕行。新看到的运动暗示它并不孤单,在更靠近恒星的地方还有别的天体正在成形。

这幅图像来自智利欧洲南方天文台甚大望远镜上的SPHERE设备,它的设计正是为了遮住恒星的光辉,露出其周围微弱的物质。法国国家科研中心和波尔多大学的天文学家绘制了盘中尘埃颗粒的红外光分布,再比较这些结构在不同观测时段之间如何移动,从而重建出转动。

谨慎本就内置在这种方法里。正在形成的行星没有被拍下来,而是从圆盘失稳的位置推断出来的;阴影和明亮区域是间接线索,不是肖像。用来比对运动的模型各自带着假设,而观测跨越四年,面对的却是耗时数百年的公转,不过是一部放映了几代人之久的影片中的寥寥几帧。隐藏行星这一解读是对偏差最自然的解释,却不是唯一的解释。

这项工作发表在学术期刊《天文学与天体物理学》上,依据的是四年间收集的三轮观测。随着新一代巨型地面望远镜投入使用,团队打算继续盯着这个圆盘;那些设备应当能把今天游移的阴影,变成投下阴影的那些行星本身。

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