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太空研究為行星的形成提供了新的線索

一個國際天文學家團隊為行星形成的迷人而復雜的過程提供了新的線索 。

太空研究為行星的形成提供了新的線索

文章插圖
研究人員利用位于智利的歐洲南方天文臺甚大望遠鏡(ESO 的 VLT)拍攝了 80 多顆年輕恒星以及行星形成過程中的塵埃和氣體盤的令人驚嘆的圖像 。
該數據今天發表在《天文學與天體物理學》的三篇論文中 。
這項研究是迄今為止對行星形成盤最大規模的調查之一，為天文學家提供了豐富的數據、圖像寶庫和獨特的見解，以幫助揭開銀河系不同區域行星形成的奧秘 。
戈爾韋大學講師、發表的三篇新論文之一的主要作者克里斯蒂安·金斯基博士 說： “這確實是我們研究領域的一個轉變 。我們已經從對單個恒星系統的深入研究轉向了對這個巨大的研究 。” 整個恒星形成區域的概述 。
“我們知道那里有非常多樣化的行星 。現在我們知道行星托兒所的人口非常多樣化 。我們的圖像幫助我們嘗試將這兩者聯系起來，這最終將告訴我們不同類型的行星是如何形成的 。一旦我們知道了，我們就可以開始計算出像我們自己的太陽系這樣的東西有多少頻率具有生命出現的條件 。”
該團隊研究了銀河系三個不同恒星形成區域的 86 顆恒星：金牛座和變色龍 I 號，兩者距離地球約 600 光年，以及獵戶座，這是一個富含氣體的云，距離我們約 1,300 光年，已知成為幾顆比太陽質量更大的恒星的誕生地 。
這組新圖像展示了我們銀河系三個相對較小區域中行星形成盤的非凡多樣性 。
金斯基博士描述了拍攝到的圖像： “我們可以將這些稱為行星苗圃——圍繞年輕恒星的巨大氣體和塵埃盤 。就宇宙而言，它們就在我們的后院，因為它們距離我們只有 600-1,300 光年 。我們的銀河系大約是銀河系的 80 倍 。其中一些圓盤顯示出巨大的旋臂 ， 大概是由繞軌道運行的行星的復雜芭蕾驅動的 。”
這些觀察結果是由一個由來自 10 多個國家的科學家組成的大型國際團隊收集的 。
迄今為止，已發現超過 5,000 顆行星圍繞太陽以外的恒星運行，這些行星通常位于與我們太陽系明顯不同的系統中 。為了了解這種多樣性是在哪里以及如何產生的，天文學家必須觀察包圍年輕恒星的富含塵埃和氣體的圓盤——行星形成的搖籃 。這些最容易在恒星本身形成的巨大氣體云中發現 。
金斯基博士補充道： “我們正在研究這些行星的年輕誕生地，因為我們想了解為什么我們會在遙遠的恒星周圍發現如此多的行星系統，這些行星系統的結構極其多樣化 ， 而且大多數與我們的太陽系非常不同 。為了找到答案，我們轉向行星形成的最早階段 。”
國際研究團隊能夠從圖像和數據集中收集到一些關鍵見解 。
在獵戶座中，他們發現由兩個或更多組成的恒星群不太可能擁有大型行星形成盤 。這是一個重要的結果，因為與我們的太陽不同 ， 我們銀河系中的大多數恒星都有伴星 。
除此之外，該區域的一些圓盤具有不對稱的外觀，這表明其中可能嵌入了大質量行星，這可能導致圓盤扭曲和錯位 。
在所有三個恒星形成區域，一些圖像顯示出美麗的結構 。其他人則顯得光滑 。其他的仍在與中心恒星周圍的誕生云相互作用 。
就行星形成的非凡多樣性而言 ， 其中一些行星的距離非常大——超過地球與太陽之間距離的 100 倍 。相對而言，有些很小——可能是地球與太陽之間距離的20-30倍，大致相當于太陽系最外層行星海王星的軌道 。
雖然行星形成盤的延伸距離比地球和太陽之間的距離大數百倍，但它們距離我們數百光年的位置使它們在夜空中看起來像小針孔 。
為了觀察這些圓盤，該團隊使用了安裝在 ESO 的VLT上的精密光譜偏振高對比度系外行星研究儀器 ( SPHERE )。
SPHERE 最先進的極端自適應光學系統可以糾正地球大氣層的湍流影響，從而產生清晰的光盤圖像 。這意味著該團隊能夠對質量低至太陽質量一半的恒星周圍的圓盤進行成像 ， 而對于當今大多數其他可用的儀器來說，這些圓盤通常太微弱了 。
該調查的其他數據是使用 VLT 的X 射手儀器獲得的，這使得天文學家能夠確定恒星的年輕程度和質量 。
另一方面，歐洲南方天文臺的合作伙伴阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA )幫助團隊更多地了解一些恒星周圍的塵埃量 。
金斯基博士補充道： “過去十年望遠鏡和儀器的極端技術進步確實是我們開展這項研究的關鍵因素 。令人驚奇的是，愛爾蘭天文學家作為歐洲南方天文臺的成員，能夠使用地球上一些最大的望遠鏡 。”
【太空研究為行星的形成提供了新的線索】隨著技術的進步，該團隊希望更深入地研究行星形成系統的核心 。例如，ESO 即將推出的極大望遠鏡 ( ELT ) 的 39 米大鏡子將使團隊能夠研究年輕恒星周圍的最內部區域，那里可能正在形成像我們自己的行星一樣的巖石行星 。戈爾韋大學直接為地球上最大的望遠鏡的儀器建設做出了貢獻，一旦建成，我們的天文學家將有特權進入 。

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