新研究揭示行星系统“青春期”细节

参考消息网报道 据欧洲新闻社1月20日报道，一个有西班牙拉古纳大学和加那利天体物理研究所参与的国际天文学家团队，首次捕捉到行星系统某一关键时期的细节特征，该时期此前始终笼罩在神秘面纱之下。

这项名为“阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波天线阵系外柯伊伯带亚结构巡天项目”(ARKS)的研究，基于10篇同步发表在《天文和天体物理学》周刊的论文完成，研究观测工作由阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波天线阵(ALMA)承担。

加那利天体物理研究所在一份公告中表示，借助该研究，科研人员获得了迄今最清晰的24个残骸盘图像，这类尘埃带是行星形成后留存的产物。

补齐演化缺环

这些残骸盘堪称行星系统的“宇宙青春期”形态，其演化程度比行星形成盘更高，但尚未发展至成熟阶段。

ARKS项目的这些发现，对于寻找年轻行星以及理解它们如何像太阳系行星那样形成并重组为行星家族，具有非常重要的价值。

对此，拉古纳大学与加那利天体物理研究所研究员、ARKS项目成员卡洛斯·德尔布尔戈强调了ALMA在揭示残骸盘结构方面的潜力。

他指出：“ALMA持续革新我们对年轻行星系统的认知，不断发现那些可能由行星塑造的复杂结构。这些愈发清晰的观测数据，可与视向速度曲线和光变曲线(适用于行星会遮挡恒星光线、能被观测者探测到的系统)相结合，大幅提升对这些新生天体的特征分析精度。”

美国卫斯理公会大学天文学副教授、该研究联合负责人梅蕾迪丝·休斯则着重强调了项目的重要意义。

她表示：“我们此前总能看到处于形成阶段的行星‘幼年期’影像，但时至今日，行星系统的‘青春期’始终是缺失的一环。”她还补充道：“该项目为解读月球陨石坑、柯伊伯带动力学特征以及大小行星的生长演化提供了全新视角。”

在她看来，这项研究“就像为太阳系的‘家族相册’补上了缺失的页码”。

在太阳系中，与这一演化阶段相对应的是柯伊伯带，这片位于海王星外侧的冰冻残骸环，留存着数十亿年前发生的大规模天体碰撞和行星迁移事件的痕迹。

探寻系统归宿

此次针对24个系外行星残骸带的新研究，有助于更深入地了解太阳系在月球形成、行星逐步归位至最终运行轨道过程中所经历的演化历程。

这些由尘埃和碎片构成的残骸盘十分暗淡，其亮度比那些富含气体、孕育着新生行星的明亮原行星盘要低数百甚至数千倍。

ARKS项目团队攻克技术难关，拍摄出这些残骸盘前所未有的高清细节图像。

这些暗淡的残骸盘如同刻意躲避镜头的年轻人，多年来一直躲过天文学家的观测，而借助ALMA，如今人们得以清晰观测到其复杂的结构特征：拥有多环的尘埃带、宽阔平滑的晕圈、锐利的边缘，甚至还有弧形结构和各类意外发现的特殊构造。

ARKS项目负责人、英国埃克塞特大学副教授塞瓦斯蒂安·马里诺补充道：“我们观测到了高度的多样性，这些残骸盘并非只有简单的单环结构，还存在多环尘埃带、晕圈以及明显的非对称结构，这揭示了行星演化史中一段动态且复杂的历程。”

ARKS项目是迄今规模最大、分辨率最高的残骸盘研究，该研究证实，观测样本中约1/3的残骸盘存在清晰的亚结构，包括多环结构或明显的间隙，这些结构可能形成于行星形成的早期阶段，也可能是行星在更长时间尺度上逐步塑造的结果。

部分残骸盘继承了复杂的原始结构，另有一些则逐渐变得平滑并延伸为宽阔的尘埃带，这与太阳系推测的演化过程相似。

此外，许多残骸盘均显现出“静区”与“混沌区”并存的特征，存在垂直方向上的“隆起”区域，这与太阳系柯伊伯带中经典天体与那些因海王星早期迁移而四散的天体的混合状态十分相似。

多个残骸盘留存气体的时间远超预期。事实上，在部分行星系统中，残留的气体可能影响正在形成的行星的化学成分，甚至将尘埃推至广阔的晕圈中。

ARKS项目的研究结果表明，行星系统的这一青春期，是一个充满过渡与动荡的阶段。

该研究联合负责人、都柏林圣三一大学副教授卢卡·马特拉表示：“这些残骸盘记录下了这样一个时期：当时行星的运行轨道受到扰动，而类似月球形成事件的大型撞击则塑造了年轻的恒星系统。”（编译/韩超）