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Jul. 26 2019

天文學家可能首度目擊了系外衛星的形成

  • 藝術家對PDS 70恆星系統的想像圖。環繞著巨行星的黯淡塵埃盤,可能會有顆新衛星正從此處誕生。ILLUSTRATION BY S. DAGNELLO, NRAO/AUI/NSF

    藝術家對PDS 70恆星系統的想像圖。環繞著巨行星的黯淡塵埃盤,可能會有顆新衛星正從此處誕生。ILLUSTRATION BY S. DAGNELLO, NRAO/AUI/NSF

  • 這張由亞他加馬大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)所拍攝的影像,是PDS 70恆星系統周圍的塵埃圓盤。塵埃盤內有兩個黯淡的光斑,其中一個可能是我們首度目擊系外衛星即將形成的模樣。IMAGE BY A. ISELLA, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

    這張由亞他加馬大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)所拍攝的影像,是PDS 70恆星系統周圍的塵埃圓盤。塵埃盤內有兩個黯淡的光斑,其中一個可能是我們首度目擊系外衛星即將形成的模樣。IMAGE BY A. ISELLA, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

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一顆全新的系外衛星,可能即將由環繞遙遠行星周圍的塵埃盤裡誕生。

這張由亞他加馬大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)所拍攝的影像,是PDS 70恆星系統周圍的塵埃圓盤。塵埃盤內有兩個黯淡的光斑,其中一個可能是我們首度目擊系外衛星即將形成的模樣。IMAGE BY A. ISELLA, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

這張由亞他加馬大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)所拍攝的影像,是PDS 70恆星系統周圍的塵埃圓盤。塵埃盤內有兩個黯淡的光斑,其中一個可能是我們首度目擊系外衛星即將形成的模樣。IMAGE BY A. ISELLA, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

這可能是我們首度目擊一顆遙遠又巨大的行星,正在形成衛星的過程。

從這張由智利亞他加馬大型毫米及次毫米波陣列(ALMA)天文臺所拍攝的影像中,可以看到在這顆370光年遠的小型恆星周圍有顆年輕的行星,行星好像被包裹在一圈塵埃氣體圓盤內──科學家認為就是這種結構,讓數十億年前的木星形成了眾多的衛星。

藝術家對PDS 70恆星系統的想像圖。環繞著巨行星的黯淡塵埃盤,可能會有顆新衛星正從此處誕生。ILLUSTRATION BY S. DAGNELLO, NRAO/AUI/NSF

藝術家對PDS 70恆星系統的想像圖。環繞著巨行星的黯淡塵埃盤,可能會有顆新衛星正從此處誕生。ILLUSTRATION BY S. DAGNELLO, NRAO/AUI/NSF

這篇研究是由萊斯大學(Rice University)的安德烈.尹沙拉(Andrea Isella)所領導,他在聲明中表示:「在它周圍,很有可能形成行星大小的衛星。」

「巨行星的周圍有即將形成衛星的巨大圓盤,這顯然相當合理。」史丹佛大學(Stanford University)的布魯斯.麥金塔(Bruce Macintosh)7月初在《天體物理學期刊快報》(Astrophysical Journal Letters)上發表這樣的評論,「這個結果很有趣,且可能性極高。」

哈佛-史密森尼天體物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的西恩.安德魯斯(Sean Andrews)對此表示贊同,他還補充說明,這幅影像應該是我們第一次拍攝到正在形成的系外衛星。

「如果這個最後的結果沒錯,」他說:「這將是重要的第一擊。」

旋轉環繞

先前天文學家已經在恆星周圍看到了許多類似的塵埃雲。這種結構稱為環星盤(Circumstellar Disk),行星就是從此處生成──雖然我們對塵埃形成行星的確切過程仍不太清楚。在某些狀況下,天文學家認為他們可以看到新生行星在這些環星盤中清出軌道,而ALMA已經拍攝到許多這類新生行星的影像。

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但到目前為止,還沒有人看到行星周圍的塵埃盤;要在太陽系外直接看到行星已經非常難了,更不用說是環繞著年輕巨大行星的瀰漫碎屑雲。

ALMA是由散布在亞他加馬沙漠上的66座碟形電波望遠鏡所組成的巨大陣列。尹沙拉和他的同事利用ALMA在2017年所收集到的資料,研究被塵埃環繞的PDS 70恆星系統。這個恆星系統中有顆名為PDS 70b的行星,大小和木星差不多,它在圍繞著年齡約600萬年的小型母恆星的環星盤中清出了一條縫隙。另一顆名為PDS 70c的行星沿著縫隙的內緣繞行,和母恆星的距離約相當於海王星到太陽的距離。

一開始,PDS 70c周圍的朦朧區域看起來像是個黯淡的氣體臂。但今年研究團隊利用一種稍微不同的方法重新處理這個ALMA的資料,才將這些不規則區域解析出塵埃環的結構。尹沙拉和他的同事認為,這張經過重新處理的影像是環繞行星的碎屑盤,衛星就是從這種結構內形成,迅速成長的行星也能從此吸取物質。

「我們相信木星的衛星是從年輕木星周圍的圓盤中形成的,而且這種環行星盤對行星形成也非常重要。」他說。

切入重點

但這個發現還沒有塵埃落定。

「這些結果的確有些令人費解的問題。」安德魯斯說。他指出以不同波長進行的觀測結果並不一致,因此讓恆星周圍的環星盤影像出現稍微差異。如果是使用ALMA觀察,塵埃盤內顯然有個看起來像是行星的點狀光源:PDS 70c。但如果是使用更短的紅外波長進行研究,這個點源則看來較為瀰散。

安德魯斯表示:「PDS 70c周圍的環境看起來很複雜。」

尹沙拉指出,「這個ALMA所觀測到的結果相當模糊。」他表示團隊正努力利用其他的觀測數據來確認他們的結果。

「我們還有正在進行的ALMA計畫,能夠再度對這個恆星系統進行觀測,並測量環行星盤的軌道運動,」他說:「所以,敬請拭目以待囉!」

延伸閱讀:科學家發現地球竟多了兩顆「隱藏衛星」土衛六影像揭密,竟與地球極度相似

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