到底是什么樣的圖片，才會被稱為天文學(xué)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(xué)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(huán)，揭示了正在發(fā)展的行星系統(tǒng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

歐洲南方天文臺（ESO）SPHERE 儀器拍攝的 51 個(gè)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(xiàn)了年輕恒星周圍的塵埃環(huán)和帶，為遙遠(yuǎn)行星系統(tǒng)的形成與演化提供了窗口。

圖片來源：N. Engler 等/SPHERE 聯(lián)盟/ESO

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

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

科學(xué)家研究碎片盤，是因?yàn)樗鼈兲峁┝诵行情_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(zhì)會扁平成寬闊的原始行星盤，其中物質(zhì)逐漸聚集成更大的天體。隨著這些系統(tǒng)逐漸成熟，剩余小行星和彗星之間的碰撞會產(chǎn)生細(xì)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(xué)家可以拼湊出行星如何成長以及類似我們這樣的系統(tǒng)如何隨時(shí)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(tài)的一個(gè)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(jìn)設(shè)備，天文學(xué)家得以研究較年輕系統(tǒng)（約前 5000 萬年）中仍可探測到的塵埃。最關(guān)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(xiàn)周圍的暗弱天體。望遠(yuǎn)鏡的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)實(shí)時(shí)校正大氣擾動，可選的偏振濾鏡則增強(qiáng)對塵埃反射光的靈敏度，使碎片盤更易被探測到。

這項(xiàng)新調(diào)查展現(xiàn)出驚人的多樣性：從狹窄的環(huán)到寬闊的彌散帶，從偏斜的盤到側(cè)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(xì)節(jié)被成像。

HD 197481 和 HD 39060 的驚人圖像捕捉到從其中央恒星兩側(cè)射出的銳利物質(zhì)流（側(cè)視），而 HD 109573 和 181327 等系統(tǒng)的壯觀圖像則呈現(xiàn)出近乎完美的圓形碎片環(huán)（俯視）。

在許多系統(tǒng)中，塵埃聚集成輪廓清晰的環(huán)，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(tǒng)中，塵埃分布更為混亂、蓬松，結(jié)構(gòu)模糊表明物質(zhì)尚未被行星完全塑形，也未被碰撞清除。

聲明指出，對比盤內(nèi)不同結(jié)構(gòu)揭示了明顯趨勢：質(zhì)量更大的恒星往往擁有質(zhì)量更大的盤，且物質(zhì)集中在離恒星更遠(yuǎn)處的盤通常也包含更多質(zhì)量。

聲明中研究人員表示：“所有這些環(huán)狀結(jié)構(gòu)似乎都與行星的存在有關(guān)，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(nèi)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(tǒng)中已探測到一些巨系外行星，但 SPHERE 調(diào)查為詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡和 ESO 的極大望遠(yuǎn)鏡等儀器提供了新的詳細(xì)研究目標(biāo)，有望揭示塑造這些壯觀星盤的系外行星。

責(zé)任編輯：郭皓存

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

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