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揭开行星远离宿主之谜 长蛇座残骸状物存大缺口

http://www.kexue.com 2013-06-17 11:27:16 凤凰科技  发表评论


这张图片显示了临近红矮星TW长蛇座的行星盘的缺口。左边是哈勃太空望远镜图像,显示了这个缺口距离恒星大约75亿英里(120亿千米),右边的图形则显示了缺口和恒星的相对大小。

这张图展示了红矮星TW长蛇座原行星盘比我们太阳系的体积还要宽得多,这颗可能的行星距离恒星120亿千米远。在这样远的距离,这颗假定行星环绕轨道比我们的柯伊伯带还要远,后者是太阳系形成时残余多冰材料的“水库”。

  北京时间6月17日消息,美国太空网报道,近日天文学家发现了一颗外来行星正在距离宿主恒星异常远的距离逐渐形成的证据,这项发现或可能挑战之前有关行星是如何形成的理论。研究人员利用美国宇航局哈勃太空望远镜发现在环绕红矮星TW长蛇座的行星形成残骸盘状物存在一个巨大的缺口,该恒星位于距离地球176光年的长蛇座。

  这个缺口,很可能是由一个新生的未被观测到的系外行星产生的,这颗新行星质量大约是地球的6至28倍,距离红矮星TW长蛇座120亿千米,大约是太阳和冥王星之间距离的两倍。

  这个缺口分布遥远,这为现在流行的行星形成理论带来了不少问题,后者认为整个世界在几千万年的时间里缓慢生长,主要靠吞噬原行星盘里的气体、尘埃和岩石。在距离宿主恒星如此远的距离的行星形成过程应该发展的非常缓慢,因为轨道速度会减慢,且在原行星盘较远的地区拥有的原材料较少。

  和距离太阳只有8亿千米远的木星相比,这颗潜在的红矮星TW长蛇座行星形成的时间应该是木星的200倍,研究人员这样说道。据称木星形成的时间大约为1000万年左右。然而,这颗质量为太阳55%的红矮星TW长蛇座却只有800万年历史。

  另一种可能的观点认为,行星可以快速形成——在几千年的时间内——当原行星盘的部分变得引力不稳定并自我坍塌十。但即使是这种情况,这样低质量的行星是如何形成的,仍然是个未知数,研究人员表示。

  “如果这颗潜在的行星的质量的确如预测的那么低,那么它就是现实的一个谜,” 美国华盛顿市卡耐基科学学院的天体物理学家阿兰·勃斯(Alan Boss)这样说道,他并没有参与这项研究。“理论认为它不可能存在。”

  对红矮星TW长蛇座系统的进一步研究将帮助天文学家查明具体情况。“如果我们能够证实那颗行星的存在,我们可以将它的特征与缺口特性的测量相联系,”研究首席作者、美国马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所的约翰·迪贝斯(John Debes)这样说道。“它或可能添加新的行星形成理论,也即在距离恒星遥远的地方行星是如何形成的。”

  然而,位于智利的阿塔卡玛大型毫米波天线阵的观测导致事情变得更加复杂,观测发现红矮星TW长蛇座系统在距离恒星89亿千米以外的范围缺少比沙粒更大的尘埃颗粒。“典型来说,首先你需要有小卵石才能形成行星,” 迪贝斯这样说道。“因此,如果存在一颗行星,但是它所包含的尘埃颗粒并不比沙粒大,那么这对传统的行星形成模型来说是个巨大的挑战。”

  迪贝斯和他的研究小组利用美国宇航局哈勃太空望远镜的近红外照相机以及多目标分光计来研究近红外光下的红矮星TW长蛇座系统,然后将这些观测与哈勃数据档案以及哈勃天文台太空望远镜成像光谱仪收集到的光学和光谱观测结果进行对比。

  行星盘上的缺口在每个观测里都存在。天文学家测量它的宽度大约为30亿千米,这将帮助科学家预估计这颗潜在行星的质量。红矮星TW长蛇座整个行星盘延伸长达660亿千米。这项研究发表在6月14日的天体物理学期刊上。(编译/严炎刘星)

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