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難得一見 哈伯見證巨型行星的誕生

哈伯太空望遠鏡最近捕獲了一個難得一見的天文事件。(Credits: NASA, ESA, STScI, Joseph Olmsted (STScI))
哈伯太空望遠鏡最近捕獲了一個難得一見的天文事件。(Credits: NASA, ESA, STScI, Joseph Olmsted (STScI))

編譯/蕭路
美國太空總署(NASA)的哈伯太空望遠鏡最近捕獲了一個難得一見的天文事件,一個大約木星大小、仍在形成的行星,它在吸取一顆年輕恆星周圍的物質。

德克薩斯大學奧斯汀分校(University of Texas Austin)的布倫丹・鮑勒說:「我們不太了解巨型行星是如何形成的。不過,這個行星系統讓我們見證到物質如何吸積到行星上,我們也為此開闢了一項新領域的研究。」

儘管迄今為止,天文學家已對4千多顆系外行星進行了編目,但到目前為止,望遠鏡僅對約15顆系外行星進行了直接成像。行星是如此遙遠且很小,它們在最清晰的照片中一般也就是一個點。

研究團隊採用哈伯望遠鏡直接對這顆行星進行成像的最新技術,為進一步的系外行星研究開闢了一條新途徑,尤其是在行星的形成時期。

這個巨大的系外行星編號為「PDS 70b」,繞行著橙矮星「PDS 70」。已知該橙矮星在巨大的由塵埃和氣體環繞的恆星盤中有2個正在形成的行星。該系統位於半人馬座星座,距離地球370光年。「這個系統是如此令人興奮,因為我們可以目睹一顆行星的形成。」德克薩斯大學奧斯汀分校的周一凡表示。

他表示,「這是哈伯曾經直接成像過的最年輕的真實行星。」年齡大約500萬年,這顆行星仍在吸收物質並積累質量。哈伯望遠鏡對紫外線的敏感度對落入行星上的極熱氣體產生的輻射具有獨特的觀測能力。「哈伯的觀測使我們能夠估算出行星獲得質量的速度。」

通過增加紫外線觀測,研究團隊首次直接測量了該行星的質量增長率。在大約500萬年的時間裡,這顆行星已經達到木星質量的5倍。而目前測得的吸積率已經大幅下降,如果這個吸積率再保持不變大約100萬年,那麼行星只會再增加大約木星質量的1/100。

周一凡和鮑勒強調,這些觀測只是短時間內的數據,還需要更多數據才能確定行星吸積質量的速率到底是增加還是減少。「我們的測量顯示,行星處於其形成過程的尾聲。」

年輕的PDS 70系統充滿了原始的塵埃盤,可為整個系統中的行星生長提供燃料。PDS 70b行星被其自身的氣體和塵埃盤所包圍,該氣體和塵埃盤正在吸取巨大的恆星塵埃盤上的物質。研究團隊猜測磁場線從其外行星盤向下延伸到系外行星大氣,並將物質像漏斗傳送到行星表面。

周一凡說,「如果這種物質從塵埃盤上進入行星,將會在局部看到熱點。這些熱點可能至少比地球溫度高10倍。」這些區域在紫外線下會劇烈發光。這些觀測結果也提供了46億年前圍繞太陽形成的巨大氣體行星的線索。木星可能就是在周圍的下落物質盤堆積產生的。它的主要衛星也將由該盤中的殘留物形成。

這項新研究的結果發表在2021年4月29日的《天文期刊》上。◇