科學

首次拍到行星誕生之處的圓盤轉動,而且有些地方不守規矩

Peter Finch

行星誕生之處的圓盤,過去從未被看到運動。御夫座AB星仍年輕得被自己形成時的氣體和塵埃裹著,在它周圍,這個圓盤這一次被追蹤到真正轉動的過程:這是首次直接拍到處於運動中的行星搖籃,而非一幅靜止的肖像。而這種運動,並不完全符合教科書的預言。

原行星盤是新恆星周圍殘留的物質,是組裝行星、衛星和彗星的原料。迄今為止,看一眼這樣的圓盤,實際上只是拍一張照片:一個美麗而靜止的瞬間,天文學家據此推斷整體應當如何轉動。看它運動則是另一回事。它把有根據的猜測變成測量,而驚喜正住在測量裡。

圓盤的大部分都規規矩矩。它的外圍按照讓行星繞太陽運行的同一套軌道力學環繞恆星。再往裡,一些區域偏離了預期的圖樣。氣體和塵埃堆積的明亮結點,恰好落在一顆正在長大的巨行星會把物質拉向自己的位置。一些太小或太暗、無法正面看到的結構投在盤上的微弱陰影,轉得比一個光滑而空曠的圓盤所允許的更快。研究團隊把這種不一致讀作仍在累積質量的巨行星留下的指紋。

以我們近鄰的尺度衡量,這個圓盤十分巨大:它從地球與太陽之間距離的約30倍一直延伸到約600倍。盤中已經拍到過一顆行星,御夫座AB星b,一顆質量約為木星九倍的氣態巨行星,在約93個地球-太陽距離處繞行。新看到的運動暗示它並不孤單,在更靠近恆星的地方還有別的天體正在成形。

這幅影像來自智利歐洲南方天文台甚大望遠鏡上的SPHERE設備,它的設計正是為了遮住恆星的光輝,露出其周圍微弱的物質。法國國家科研中心和波爾多大學的天文學家繪製了盤中塵埃顆粒的紅外光分布,再比較這些結構在不同觀測時段之間如何移動,從而重建出轉動。

謹慎本就內建在這種方法裡。正在形成的行星沒有被拍下來,而是從圓盤失穩的位置推斷出來的;陰影和明亮區域是間接線索,不是肖像。用來比對運動的模型各自帶著假設,而觀測橫跨四年,面對的卻是耗時數百年的公轉,不過是一部放映了幾代人之久的影片中的寥寥幾格。隱藏行星這一解讀是對偏差最自然的解釋,卻不是唯一的解釋。

這項研究發表在學術期刊《天文學與天體物理學》上,依據的是四年間收集的三輪觀測。隨著新一代巨型地面望遠鏡投入使用,團隊打算繼續盯著這個圓盤;那些設備應當能把今天游移的陰影,變成投下陰影的那些行星本身。

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