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Dec. 28 2025

原行星盤中的伴星

  • 這張拼貼圖呈現 31 個仍在形成中的「嬰兒」恆星系統。橘色與紫色的環狀結構為原行星盤,來自阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)對冷塵埃的觀測;青色標記則為蓋亞(Gaia)太空望遠鏡根據恆星微小擺動所推算出的伴體可能位置,並非直接影像。右下角為模型推估中約 100 萬歲的「嬰兒太陽系」作為對照,青色圓環標示木星的軌道位置。不同系統展現出多樣的盤結構與伴體配置,顯示行星形成早期的環境相當多元。

    這張拼貼圖呈現 31 個仍在形成中的「嬰兒」恆星系統。橘色與紫色的環狀結構為原行星盤,來自阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)對冷塵埃的觀測;青色標記則為蓋亞(Gaia)太空望遠鏡根據恆星微小擺動所推算出的伴體可能位置,並非直接影像。右下角為模型推估中約 100 萬歲的「嬰兒太陽系」作為對照,青色圓環標示木星的軌道位置。不同系統展現出多樣的盤結構與伴體配置,顯示行星形成早期的環境相當多元。

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在下面這張拼貼圖中,我們將 31 個仍在誕生中的「嬰兒」恆星系統放在一起做比較。每一顆正在形成的恆星周圍,都被氣體與塵埃構成的原行星盤所包圍。這些系統中有相當一部分,並不是像太陽一樣獨自形成,而是在誕生初期就伴隨著其他天體一同成長。最新研究指出,在年輕恆星周圍,能夠重塑原行星盤結構的來源,並不一定只是行星,棕矮星與低質量恆星伴星同樣可能扮演關鍵角色。

為了釐清原行星盤內部結構背後的真正原因,天文學家結合了歐洲太空總署的蓋亞(Gaia)太空望遠鏡與阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)的觀測資料,分析了 98 個仍處於形成初期的年輕恆星系統。其中有 31 個系統的恆星位置出現極其細微的來回擺動,顯示其周圍存在尚未被直接成像的伴星。正是透過這些幾乎無法用肉眼察覺的擺動,天文學家得以首次在仍被塵埃盤包圍的恆星系統中,以動力學方式直接辨識盤內擾動的來源。

在拼貼圖中,原行星盤以橘色與紫色呈現,其影像來自 ALMA 在毫米波段對冷塵埃的觀測,描繪出盤的形狀與尺度;而青色標示的位置,則代表 Gaia 根據恆星擺動所推算出的伴體可能所在位置。這些青色標記並非實際拍攝到的影像,而是重力作用留下的動力學線索。進一步分析顯示,在這 31 個系統中,有 7 個系統的擾動與行星質量天體相符,8 個更接近棕矮星,其餘 16 個系統則最可能存在低質量恆星伴星。

作為對照,拼貼圖右下角那張圖呈現的是模型推估中太陽系年齡約為 100 萬歲時的「嬰兒」樣貌,太陽位於系統中心,並以青色標示出木星的軌道位置,讓其他年輕系統中伴體的距離可與太陽系行星軌道直接比較。這樣的對照也提醒我們,像太陽系這樣沒有恆星伴星的單星系統,並不是恆星形成的唯一樣貌。隨著 Gaia 未來資料的持續更新,這些隱藏在塵埃中的伴星,預期將能進一步由詹姆斯.韋伯太空望遠鏡等儀器追蹤觀測,逐步拼湊出行星系統誕生的完整圖像。

 

資料來源:ESA

文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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