当前位置： 当前位置：首页 >董家林 >天文學家發現一顆巨大的係外行星MWC 758c，這顆行星是圍繞其恒星形成旋臂的原因正文

亞利桑那州的大型雙筒望遠鏡。LBTI儀器將來自兩個8.4米反射鏡的紅外光結合起來，對年輕恒星和附近恒星周圍的行星和圓盤進行成像。鳴謝:D. Steele，大型雙筒望遠鏡天文台
（神秘的地球uux.cn）據亞利桑那大學：對銀河係的描繪顯示了螺旋“臂”的盤繞模式，充滿了從中心向外延伸的恒星。在一些年輕恒星周圍的氣體和塵埃漩渦雲中也觀察到了類似的模式——正在形成的行星係統。
這些所謂的原行星盤是年輕行星的誕生地，科學家們對此很感興趣，因為它們讓人們得以一瞥太陽係在嬰兒期的樣子，以及行星通常是如何形成的。科學家們長期以來一直認為這些圓盤中的旋臂可能是由新生行星引起的，但直到現在還沒有發現。
在《自然天文學》上發表的一篇論文中，亞利桑那大學的研究人員報告了一顆被命名為MWC 758c的巨大係外行星的發現，它可能正在其嬰兒行星係統中產生旋臂。天文學家還提出了一些可能性，比如為什麽科學家們過去一直在努力尋找這顆行星，以及他們的方法如何應用於在類似情況下探測其他隱藏的行星。
“我們的研究提出了一個堅實的證據，證明這些旋臂是由巨行星引起的，”論文的主要作者、亞利桑那大學斯圖爾特天文台的博士後研究員凱文·瓦格納說。“借助新的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，我們將能夠通過搜索更多像MWC 758c這樣的行星來進一步測試和支持這一想法。”
這顆行星的恒星距離地球約500光年，隻有幾百萬歲——與我們46億歲的太陽相比，它隻是一個胚胎。因此，該係統仍然有一個原行星盤，因為環繞的碎片需要大約1000萬年才能被拋出係統，被恒星攝入，或形成行星，衛星，小行星和彗星。這個係統的碎片中突出的螺旋圖案在2013年首次被發現，天文學家很快指出了與形成巨行星的理論模擬的聯係。
瓦格納說:“我認為這個係統是一個類比，說明我們的太陽係在其生命中出現的時間不到1%。”“木星作為一顆巨大的行星，也可能在數十億年前與我們自己的圓盤相互作用並受到引力的影響，最終導致了地球的形成。”
天文學家已經拍攝了使用現有望遠鏡可以看到的恒星係統中的大多數原行星盤。在大約30個被確認的圓盤中，大約三分之一具有旋臂的特征——在圓盤的氣體和塵埃顆粒中有明顯的漩渦。

理論模擬中一顆巨大行星驅動原行星盤中旋臂的圖像。鳴謝:l .克拉普和k .克拉特，亞利桑那大學
“旋臂可以提供行星形成過程本身的反饋，”瓦格納說。“我們對這顆新行星的觀察進一步支持了這樣一種觀點，即巨行星在早期形成，從其誕生環境中吸積質量，然後引力改變了其他較小行星形成的後續環境。”
旋臂是由於軌道伴星對圍繞恒星運行的物質的引力而產生的。換句話說，一顆巨大的伴星，比如一顆巨大的行星的存在，被認為會觸發圓盤中的螺旋圖案。然而，之前探測這顆負責任的行星的嚐試一直沒有結果——直到現在。
“為什麽我們還沒有看到這些行星，這是一個公開的問題，”瓦格納說。“大多數行星形成模型表明，巨行星在形成後不久應該非常明亮，這樣的行星應該已經被探測到了。”
研究人員最終能夠通過使用大型雙筒望遠鏡幹涉儀(或稱LBTI)來探測MWC 758c，這是一種由UArizona製造的儀器，連接望遠鏡的兩個8.4米主鏡，可以在中紅外範圍內的較長波長進行觀察，不像其他大多數儀器用於在較短或較藍的波長觀察係外行星。該論文的合著者、LBTI首席儀器科學家史蒂夫·埃爾特爾(Steve Ertel)表示，該儀器有一個攝像頭，可以以類似於美國宇航局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope，簡稱“JWST”)的方式探測紅外光。
埃爾特爾說，盡管這顆係外行星的質量估計至少是木星的兩倍，但其他望遠鏡看不到它，因為它有意想不到的紅色——這是迄今為止發現的“最紅”的行星。由於地球大氣層和望遠鏡本身的熱輝，更長、更紅的波長比更短的波長更難探測。LBTI是迄今為止建造的最靈敏的紅外望遠鏡之一，由於其較大的尺寸，在探測非常靠近其恒星的行星方麵，甚至超過了JWST，如MWC 758c。
“我們提出了兩種不同的模型來解釋為什麽這顆行星在更長的波長下更亮，”埃爾特爾說。“要麽這是一顆溫度比預期更低的行星，要麽它是一顆形成後仍然很熱的行星，隻是碰巧被塵埃覆蓋。”
“如果這顆行星周圍有大量的塵埃，塵埃將吸收較短的波長，或更藍的光，使這顆行星隻在更長，更紅的波長下顯得明亮，”合著者Kaitlin Kratter說，他是UArizona理論天體物理學家。“在另一種情況下，一顆更冷的行星被更少的塵埃包圍，這顆行星更暗，發出更多波長更長的光。”

大型雙筒望遠鏡幹涉儀(LBTI)在紅外波段觀測到的MWC 758行星係統。理論模擬表明，新發現的行星“c”可能是驅動年輕恒星周圍氣體和塵埃圓盤螺旋模式的原因。鳴謝:k .瓦格納等人。
瓦格納說，該行星附近的大量塵埃可能表明該行星仍在形成，並且它可能正在形成像木星周圍的木星衛星那樣的衛星係統。另一方麵，如果行星遵循更冷的模型，那麽在這些早期恒星係統中可能會發生一些事情，導致行星形成的溫度低於預期，這促使行星科學家修改他們的行星形成模型和係外行星探測策略。
“無論是哪種情況，我們現在知道我們需要開始在這些有旋臂的係統中尋找更紅的原行星，”瓦格納說。
天文學家預計，一旦他們用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡觀察到這顆巨大的係外行星，他們將能夠判斷這兩種情況中的哪一種正在嬰兒係統中發生。該團隊已獲準在2024年初使用JWST完成這些觀測。
“根據JWST觀測的結果，我們可以開始將這一新發現的知識應用於其他恒星係統，”Wagner說，“這將使我們能夠預測其他隱藏的行星可能隱藏在哪裏，並讓我們知道為了探測它們，我們應該尋找什麽屬性。”