天文学家以更清晰的视角观察蛇夫座恒星形成区中的78个婴儿恒星所环绕的原生行星盘,这些圆盘呈现出清晰的光环与螺旋结构。这些细节是形成中行星对周围气尘盘造成重力干扰所留下的指纹,证实行星的形成极其早期,在恒星尚处在形成阶段时便已开始启动。

天文学家以先前三倍分辨率重新处理ALMA数据,27个圆盘发现这些模式,15个是新发现。这项发现将行星形成起跑线推前许多,显示新生行星在气体和尘埃仍然丰富时,就已与恒星一起增长。天文学家发现了令人惊讶的证据,显示行星的形成时间可能在恒星还处于诞生阶段时就开始了,这比先前认为的要早得多。研究人员利用先进技术创建更清晰、更详细的形象,重新分析ALMA数据,并在围绕年轻恒星的旋转物质发现行星形成的清晰迹象,这些发现提供令人兴奋的新线索,让我们知道像地球这类行星何时及如何开始形成。

蛇夫座恒星形成区原行星盘的全新高分辨率形象,采用改良后的分析技术制作。分辨率由每张图左下方的白色椭圆表示,椭圆越小表示分辨率越高。每幅图右下方的白线表示30天文单位的比例。形象中恒星的演化阶段依照从左到右、由上而下的顺序逐渐发展。(Source: ALMA)

行星形成于环绕新生恒星(即原恒星)的巨大冷气体和尘埃盘内,这些盘称为原行星盘,即行星构成元素缓慢聚集的地方。虽然形成中的行星本身太小且暗淡,无法直接观测,但它们的重力可以将周围的物质塑造成环状或螺旋状。之前科学家不确定这些图案是在恒星生命的多早期出现,主要是因为距离恒星够近、能详细观测到的行星盘数量很少。为了找出更多答案,由日本九州大学(Kyushu University)与台湾中央研究院天文与天体物理研究所(ASIAA)的研究团队,利用了先前从ALMA收集的数据,利用一种新的形象技术,重新查看距离地球约460光年的蛇夫座恒星形成区域78个原行星盘。通过这些改进,结果显示超过一半的形象细节比之前成像法提高三倍多。

新的高分辨率形象显示27个圆盘呈现环状或螺旋状结构,15个是本次研究首次发现。结合这个新样本以及先前对不同恒星形成区域的研究,研究团队发现,当原行星盘的半径大于30天文单位(au)时,即使恒星才刚出生几十万年,盘的内部结构就已经开始出现。这表示行星的形成阶段比之前认为的要早得多,盘中仍拥有丰富的气体和尘埃。换句话说,行星与其非常年轻的恒星是一起增长的。论文发表在《Publications of the Astronomical Society of Japan》期刊。

(首图为原行星盘艺术概念图,来源:ALMA)