天文學家確定兩顆繞著遙遠恆星運行的新生行星

眾所周知，行星形成是一件很難的事情。 新生的行星籠罩在塵土飛揚的原行星盤（），防礙我們的觀測工作。但是最近，天文學家在對這些行星新生兒進行拍攝影像方面取得進展。一項新研究得到有史以來第一個直接拍攝到雙胞胎嬰兒行星圍繞它的母體恆星形成的圖像。

這顆母體恆星是編號PDS 70，是一顆位於半人馬座的低質量恆星，距離地球約三百七十光年，質量為0.82太陽質量 ，年齡約一千萬年。PDS 70正在處於生育高峰期。

當涉及到行星形成時，有兩種發生方式：岩心積聚和磁盤不穩定。類地行星的核心積聚始於塵埃，一旦足夠多的灰塵聚集在一起，就形成巨石大小的小行星。較大的小行星可以吸引較小的小行星，而有些小行星會碰撞破碎。在足夠長的一段時間內，足夠多的岩石物質聚集起來，形成了像山一樣大小的小行星。如果有更多的時間和物質，原行星將合併。最終，原行星的質量增長到足以成為一顆行星，並且在某個時刻，它吞沒它軌道附近所有可用的物質，並停止增長。

我們對這一過程的理解存在一些差距，但最終通過吸積形成了行星，包括岩石行星和巨大的氣態行星。這一切都發生在佈滿灰塵的原行星盤後面。

在這項研究中，科學家提出了證據，證明通過核心吸積在PDS 70周圍形成了兩顆木星大小的行星。第一顆行星PDS 70b實際上是在2018年拍攝影像，其同胞PDS 70c是在2019年拍攝影像，它們都是由歐洲南方天文台的超大型望遠鏡發現。但是起初，這些圖像令人困惑，而且不容易辨認圍繞恆星的物質盤內部。

美國加州理工學院海辛-西蒙士基金會（Heising-Simons Foundation）研究員，華裔天體物理學家王勁飛（Jason J. Wang）博士表示，當首次這拍攝這兩顆原行星的時候，確實有些混亂。行星胚胎是由圍繞新生恆星的一堆灰塵和氣體形成。 這種繞星物質會附著在原行星上，形成一種煙幕，使得很難將塵土飛揚的氣態原行星盤與正在發展的行星區別開來。

王勁飛指出，這種情況對行星的原始圖像周圍存在一些不確定性。在這項研究中，研究小組在夏威夷毛納基火山（Mauna Kea）上的凱克（W. M. Keck）天文台，使用了一種新型的紅外金字塔波形傳感器（）進行自適應光學（）校正。觀察結果證實了兩顆天然巨大氣態行星兄弟存在。

現在，PDS 70系統是第一個已知的多行星系統，天文學家可以在其中監視行星的形成。為了確認這對星系的存在，王勁飛的研究小組開發了一種新方法，可將行星本身與原行星盤分解出來。

王勁飛表示，我們知道圓盤的形狀應該是圍繞恆星的對稱環，而行星應該是圖像中的單個點。因此，即使行星看起來像是位於原行星盤頂部，PDS 70c就是這種情況，基於我們對原行星盤在整個圖像外觀的了解，我們可以推斷出原行星盤在位置上應該有多亮，因此可以刪除原行星盤的影像訊號，剩下的影像訊號就是行星了。

【圖、文：節譯自凱克天文台2020年5月18日新聞公佈】 研究全文刊登在2020年5月18日出版的《天文學報》