年轻恒星周围圆盘的图片揭开行星形成的神秘面纱

　　目前的天文学技术和条件，已经可以满足人类观测围绕年轻恒星形成的行星。就在几年前，这还是一件不可思议的事情。事实上，天文学家直到两年前才捕捉到行星形成的第一张图像。

　　这项新研究的标题是:围绕Herbig Ae/Be恒星的行星圆盘内圈全图。第一作者是来自比利时库鲁汶的雅克·克鲁斯卡。这项新研究发表在《天文学和天体物理学》杂志上。Herbig Ae/Be是一颗年轻的，主序前的恒星。

　　星云假说解释了恒星和行星的形成。它们始于一个主要是氢聚集的分子云，然后，就像雪球一样云中的物质不断聚集，随着时间的推移而生长，并不断旋转。最后，当它变得足够大的时候，它的引力会吸引更多周围的物质。

　　这张照片拍摄于2018年。它来自ESO甚大望远镜上的球体仪器，这是第一个清晰的行星图像，它是天文学家在观测矮星PDS 70形成过程中捕捉到的。来源:ESO /。穆勒等。

　　最终在某一刻，如此多的物质聚集在一起聚变形成恒星。(这个简短的解释只是一个粗略的解释，并未涉及到其他更多细节)

　　但是，恒星并没有使用原始分子云中的所有物质。剩下的物质在现在旋转的恒星周围形成了一个圆盘，称为原行星盘。圆盘也在旋转，圆盘中的物质聚集在一起，形成了年轻的行星。

　　这是迄今为止阿尔玛拍摄的最好的原行星盘图像。这张年轻的长蛇座TW附近的照片揭示了经典的环和缝隙，表明行星正在这个系统中形成。

　　观测这些圆盘以发现年轻的行星一直是天文学的一个挑战。起初，天文学家们主要是观察圆盘上不断扩大的缝隙，因为这表明一颗行星正在形成，它正“清除”轨道上的所有气体和尘埃。但即使是这样说起来简单的观测，对天文学家来说也很困难。

　　了解行星形成时盘内的情况对我们全面了解行星和系外行星至关重要。作者写道，“行星形成的初始条件确实是由盘的性质、尘埃和气体密度、组成、结构和动力学决定的。”

　　一旦一颗行星形成，它就会影响其他行星的形成。行星一旦形成，它反过来又会影响盘的结构，潜在地造成差距、扭曲和各种各样的特征，这些特征是通过毫米波干涉术和散射光成像发现的。

　　他们写道，“之前对这些内部区域的研究存在的问题是，由于无法达到足够高的角分辨能力，观察技术无法获得内部盘区域(位于中央恒星周围5个天文单位内)的形态。”

　　这是HD100546的可见光图像，它是这项新研究涉及的恒星之一。它说明了观察年轻恒星周围的圆盘是多么困难。这是年轻恒星HD100546周围的外部尘埃。橙色的斑点是一颗原行星，距离恒星约47天文单位。这张照片的内部被明亮的中央恒星的物所控产制，这些产物已经被数字减去，而这些黑色的斑点并不是真实的。

　　他们也加强了对这些内盘区域的研究，写下这些内盘区域是非常重要的，因为它们被认为是大多数行星形成或迁移的地方。

　　这项研究展示了15张数百光年外的行星形成盘的图像。这项研究的作者主要关注这些圆盘的内部边缘，因为那里是像地球这样的岩石行星最有可能形成的地方。对系外行星的调查还显示，有大量的行星存在于主恒星周围。

　　图片来源:美国国家航空航天局/喷气推进实验室一名艺术家对一颗遥远恒星周围环绕的碎片盘的印象。

　　在这些图片中，靠近恒星的区域，岩石行星形成的地方，只有几个像素的覆盖，首席作者Jacques Kluska在新闻发布会上说。

　　这项研究背后的团队开发了一种新的方法来成像这些磁盘的内部边缘。“我们需要将这些细节形象化，以便能够识别可能泄露行星形成的模式，并描述这些圆盘的特性。我很激动，我们现在第一次有了15张这样的照片“，Kluska继续说道。

　　这个团队依靠的是位于智利的欧洲南方天文台。皮尔尼尔是超大型望远镜干涉仪(VLTI)的一部分，它同时结合了来自四个望远镜的光，使得获取的数据更加精确。

　　帕拉纳山顶观测平台的鸟瞰图(1999年底)，包括四个8.2米望远镜(UTs)的外壳和VLT干涉仪(VLTI)的各种装置。三个1.8米的VLTI辅助望远镜(ATs)和光束路径已经叠加在照片上。干涉测量实验室(部分在地下)位于平台的中心。图片来源:ESO /VLT

　　干涉测量是一个强大的工具，VLT是一个强大的望远镜;世界上最重要的天文设施之一。但是这种技术和技术的结合仍然没有捕获年轻行星的实际图像。获得这些图像需要更多的工作:一种创新的数学重建技术。

　　“区分细节尺度的类地岩石行星和木星的轨道(见图片)地球到太阳距离的一小部分相当于人类在月球上能够看到,或者区分头发在一个10公里的距离”,让-菲利普•伯格指出大学Grenoble-Alpes,首席研究员负责的工作与PIONIER乐器。“红外干涉术已经成为揭示天体最微小细节的常规方法。把这种技术和高等数学结合起来，我们终于可以把这些观测结果转换成图像。”

　　我们对行星形成过程的了解才刚刚开始。对于一个严格意义上的形成过程，必须有足够的细节和变化，才有可能称其为过程。这项研究填补了之前天文学在行星形成方面的一些研究空缺。

　　“你可以看到，有些斑点更亮，有些不那么亮，就像上面的图片一样:这暗示了可能导致行星形成的过程。”Kluska说，“比如在圆盘中可能存在不稳定性，从而导致漩涡，在漩涡中，圆盘聚集了空间尘埃颗粒，这些尘埃颗粒能够成长并演变成行星。”

　　这项研究背后的团队打算继续他们的工作。他们打算研究在这些环中发现的不规则现象，并探索更多的细节。其中一个目标是直接观察离恒星最近区域的行星形成。他们还开始研究11颗较老的恒星以及它们的尘埃和气体盘，因为行星也可能在那里形成。

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