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这个神秘的太空同心圆内,居然藏着3个巨大的物质团块

3颗婴儿行星的现身。

这幅毫米波影像展现了HD163296原行星盘物质中存在“绞结”现象。而这是存在行星的明证。ESO

HD163296及其周围的同心圆结构。ESO

尽管人们在过去二十年间发现了数千颗系外行星,但这些行星都是已经成年的。虽然人们也发现过许多行星的摇篮——原行星盘,但原行星盘上那些同心圆是否是婴儿行星清扫出来的,却也不能确定。直到今天。

最近,两个天文科研小组运用一种新的猎星技巧,通过辨识原行星盘气体流动模式中的细微变化,在一颗年幼恒星周围,获得了明确的证据,表明那里存在三颗婴儿行星。

这颗名叫HD 163296的年轻恒星距离地球约330光年,位于人马座。它的质量是太阳的两倍左右,但年龄只有太阳的千分之一。它的周围存在一组同心圆盘的结构,这个结构就是原行星盘。但直接给原行星盘拍照并不足以为天文学家寻找行星提供足够高的分辨率。因此,天才们想了一个办法。

存在于原行星盘中的一氧化碳分子能够释放出一种独特的毫米波,由于存在多普勒效应,毫米波数据中的细微变化,能够反映原行星盘气体的运动方式。他们动用欧洲南方天文台阿塔卡马甚大毫米/亚毫米波望远镜阵列,对这个原行星盘进行了极致的细节侦测。

这两组天文学家所用的基本技巧是相同的,都是通过在一氧化碳发射线的光谱中寻找偏移,并以此作为原行星盘气流中存在异常的证据。而气流异常表明有大质量的不明物质团块在扰动它。这种物质团块会是什么呢?最有可能的大概就是行星了。

这两组天文学家所用的方法也略有差异。这种差异导致一组所能感知的气流异常幅度较小,只能发现距离恒星比较近的多颗行星。而另一组的技巧能够更加直接地对气流进行测量,更适于对原行星盘的外围区域进行研究,能够更加精确地定位行星,但局限在于它只能感知幅度较大(大于10%)的气流异常。

但是无论哪一组天文学家,最后都发现,这个原行星盘中的气流和理论上的状态不相符。就像在湍急的河流中,石块的存在会改变水流的运动方式(比如旋涡)一样,行星的存在也能改变气流的运动方式。最终他们发现,那里至少存在着3颗质量大致和木星相当的行星级天体。两颗分别位于距离恒星约120亿公里和210亿公里处,一颗位于距离恒星约390亿公里处。

这一发现验证了人们关于行星形成过程的部分理论。而接下去这些科学家还打算更加深入地对行星大气的形成过程,以及哪些元素和分子会在行星诞生的过程中汇集加以认识。

原行星艺术想象图。S. Dagnello

参考:

http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1818/eso1818a.pdf

http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1818/eso1818b.pdf

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