到底是什么樣的圖片，才會被稱為天文學的寶藏

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翻譯：葛文迪

校對：牧夫校對組

編排：胡暖暖

后臺：朱宸宇

https://www.space.com/astronomy/stars/scientists-capture-51-images-showing-exoplanets-coming-together-around-other-stars-this-data-set-is-an-astronomical-treasure

天文學家公布了一組令人驚嘆的新圖像，展示了圍繞年輕恒星的塵埃環，揭示了正在發展的行星系統的復雜結構。

歐洲南方天文臺（ESO）SPHERE 儀器拍攝的 51 個碎片盤圖像合集，通過遮擋中央恒星、顯示其反射的星光，展現了年輕恒星周圍的塵埃環和帶，為遙遠行星系統的形成與演化提供了窗口。

圖片來源：N. Engler 等/SPHERE 聯盟/ESO

通過歐洲南方天文臺（ESO）甚大望遠鏡的觀測，天文學家在研究了161顆附近恒星后，記錄了51個正在形成的系外行星系統，首次提供了太陽系外恒星周圍碎片盤的罕見視角。據聲明稱，這些碎片盤由小行星或彗星碰撞產生大量塵埃形成，類似于我們太陽系中小行星聚集在內帶、彗星分布在遙遠的柯伊伯帶的情況。

該研究合著者、SPHERE項目科學家蓋爾·肖文在聲明中表示：“這一數據集是天文學的寶藏，它為我們提供了關于碎片盤特性的非凡洞察，并使我們能夠推斷出這些系統中無法直接觀測到的小天體，如小行星和彗星。”

科學家研究碎片盤，是因為它們提供了行星開始形成后年輕太陽系樣貌的快照。年輕恒星在氣體和塵埃的坍縮云中形成，這些物質會扁平成寬闊的原始行星盤，其中物質逐漸聚集成更大的天體。隨著這些系統逐漸成熟，剩余小行星和彗星之間的碰撞會產生細小塵埃，形成我們今天看到的碎片盤。通過檢查這些塵埃如何反射星光，天文學家可以拼湊出行星如何成長以及類似我們這樣的系統如何隨時間形成的圖景。

然而，隨著碰撞頻率降低，塵埃被逐漸清除——要么被恒星輻射吹散，要么被行星或剩余星子清掃，要么墜入中央恒星——碎片盤會逐漸消散。我們的太陽系就是這一過程最終狀態的一個例子，只剩下小行星帶、柯伊伯帶和微弱的黃道光塵埃。

借助 SPHERE 等先進設備，天文學家得以研究較年輕系統（約前 5000 萬年）中仍可探測到的塵埃。最關鍵的是，SPHERE 利用日冕儀遮擋星光，這是一塊小圓盤，可物理遮蔽恒星，從而顯現周圍的暗弱天體。望遠鏡的自適應光學系統實時校正大氣擾動，可選的偏振濾鏡則增強對塵埃反射光的靈敏度，使碎片盤更易被探測到。

這項新調查展現出驚人的多樣性：從狹窄的環到寬闊的彌散帶，從偏斜的盤到側視與俯視的盤皆有。研究人員表示，其中四塊盤是首次以如此細節被成像。

HD 197481 和 HD 39060 的驚人圖像捕捉到從其中央恒星兩側射出的銳利物質流（側視），而 HD 109573 和 181327 等系統的壯觀圖像則呈現出近乎完美的圓形碎片環（俯視）。

在許多系統中，塵埃聚集成輪廓清晰的環，暗示著看不見的行星正在塑造碎片，就像海王星塑造我們太陽系的柯伊伯帶一樣。相反，在 HD 145560 和 HD 156623 等更年輕的系統中，塵埃分布更為混亂、蓬松，結構模糊表明物質尚未被行星完全塑形，也未被碰撞清除。

聲明指出，對比盤內不同結構揭示了明顯趨勢：質量更大的恒星往往擁有質量更大的盤，且物質集中在離恒星更遠處的盤通常也包含更多質量。

聲明中研究人員表示：“所有這些環狀結構似乎都與行星的存在有關，特別是巨行星，它們會清除周圍的小天體。”在部分 SPHERE 圖像中，銳利的內邊緣或盤的不對稱等特征，為尚未觀測到的行星提供了誘人線索。

雖然這些系統中已探測到一些巨系外行星，但 SPHERE 調查為詹姆斯·韋布空間望遠鏡和 ESO 的極大望遠鏡等儀器提供了新的詳細研究目標，有望揭示塑造這些壯觀星盤的系外行星。

責任編輯：郭皓存

牧夫新媒體編輯部

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從國際空間站拍攝的星軌照片，星鏈衛星在遙遠的大氣層中點綴著細小的閃光，圖源NASA宇航員唐納德·佩蒂特 (Donald Pettit)。

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