如何稱量一顆在許多光年之外看不到的行星?天文學家可能已經找到了答案——它涉及“解讀光環之間的信息”,即新生系外行星圍繞其年輕恆星形成的明亮、美麗的塵埃結構。
行星通常是由塵埃、氣體和被稱為「星子」的小碎片誕生的,這些碎片圍繞著年輕的行星。 星星。因此,在它們相對年輕的時候,這些世界仍然嵌入在這種母物質中,這種母物質在稱為原行星盤的板狀結構中旋轉。然而,最近的觀察表明,當這些新生系外行星繞著其母星運行時,它們也在這個由氣體和塵埃組成的盤中開闢出軌道。
雖然此類環已被用來確定 系外行星 在恆星周圍,這項新研究提出了一種利用這些洞來實際估計系外行星特徵的方法。
英國華威大學天文學和天體物理學組的團隊負責人阿梅娜·法魯奇(Amena Faruqi)表示:“我們早就知道,光環是由聚集在年輕嵌入行星軌道之外的濃縮塵埃形成的,但直到現在,我們還無法將這些光環的特徵與行星的質量聯繫起來。” 陳述。 「透過閱讀『環之間’,我們現在找到了一種重建構成環的行星質量的方法,即使這些行星太暗或太嵌入而無法直接觀察。
「這些明亮的環不僅僅是漂亮的結構——它們本質上是行星的指紋。”
探測塵埃恆星系統
法魯奇和同事採取的第一步是使用電腦模擬來評估系外行星質量如何在原行星盤中形成不同的環形狀。他們發現塵埃環的寬度和該環中最亮點的位置是估計被遮蔽的系外行星特徵的關鍵。
令人興奮的是,無論怎樣,行星的質量和它所產生的塵埃環的最大亮度之間的關係都成立。 波長 系統成像的光線,以及環中塵埃顆粒的大小。這意味著天文學家不需要知道年輕恆星周圍的確切條件來估計其係外行星的質量。
科學家測試了他們的新技術,將其應用於距離我們約 370 光年的行星系統 PDS 70,天文學家已經用它進行了研究 大型阿塔卡馬陣列毫米/亞毫米 (ALMA),位於智利北部的 66 個無線電天線陣列。
麻省理工學院 (MIT) 的傑西卡·斯皮迪 (Jessica Speedie) 在聲明中表示:“這項工作的優點之一是它不停留在理論領域,我們已經能夠將這些模擬結果直接應用於真實的、觀察到的系統。” “使用 PDS 70 系統作為觀測實驗室,尤其能夠在現實世界中驗證該方法,讓我們相信這些方法確實已準備好盡快應用。”
PDS 70 對團隊來說是一個有用的測試對象,因為它至少擁有兩顆系外行星:PDS 70 b 和 PDS 70 c,並且已直接成像。此技術得出的 PDS 70 c 質量估計值與目前估計值一致,約為木星質量的 7.5 倍。團隊的研究結果也為行星形成過程提供了一些令人驚訝的見解,並提出了天文學家渴望回答的問題。
麥克馬斯特大學物理與天文學系的拉爾夫·普德里茨在聲明中說:“模擬的另一個驚人結果是,在典型的圓盤中,形成的最大質量的行星可以在這些環內捕獲高達地球塵埃質量 20 倍的塵埃。” “這證實了 ALMA的觀測結果,但也提出了一個問題:為什麼在環塵和卵石中沒有檢測到新行星。這是一個重要的見解,將引發進一步的觀察和理論。 」
最終,這項新技術及其研究嬰兒行星系統的能力也可能幫助我們了解大約 46 億年前的行星系統是如何形成的。
華威大學物理系的團隊成員 Farzana Meru 表示:「最讓我興奮的是時機。隨著 ALMA 提供了越來越詳細的磁碟影像和即將出現的未來設施,現在是開發這些方法的最佳時機。」「將我們基於塵埃的診斷與氣壓觀測相結合,將為了解形成這些圓盤的隱藏行星以及它們將繼續形成的多樣化行星系統」打開一個強大的行星系統。
該團隊的研究成果於週四(5 月 28 日)發表在 天體物理學雜誌。










