湖人队
新墨西哥大学天文学家协助发现新生行星

  天文学家已经发现了一个年轻的行星系统,它的圆盘是弯曲的,这为一颗只有300万年历史的行星提供了清晰的视角。

  行星形成盘是分子云坍缩形成恒星时角动量守恒的自然结果。在坍缩过程中,云开始加速旋转,最终变平成圆盘状。这些“原行星盘”被认为是在大约1000万年的时间里形成行星的,之后磁盘物质消散,留下一个成熟的行星系统。

  由于这些令人望而却步的时间尺度,天文学家无法追踪一颗行星的多个发展阶段。为了了解行星是如何诞生并成长为成年状态的,天文学家必须从多个行星系统的快照中结合行星的生命故事,每个行星系统在不同的年龄被观察到。对于年龄小于几百万年的星系,天文学家通常只能观察到原行星盘,因为它常常掩盖了行星,无法被探测到。相反,天文学家探测到的大多数完全形成的系外行星都在有数十亿年历史的系统中,在这些系统中,圆盘早已不复存在。

  Exoplanet

  系统IRAS 04125+2902b的艺术诠释。这颗行星的轨道与主恒星的旋转方向一致,但其外层的圆盘被一颗小行星扭曲了

  大约60度。这种意想不到的安排使得这颗行星的发现成为可能。图片来源:R. Hurt(加州理工学院/IPAC), K. Miller(加州理工学院/IPAC)

  这一发现,“一颗巨大的行星凌日一颗3Myr的原恒星,其盘未对准”,发表在最新一期的《自然》杂志上,并在美国宇航局的“发现”页面上发表。由北卡罗来纳大学的Madyson Barber和Andrew Mann领导,在新墨西哥大学物理与天文系副教授Diana Dragomir的协助下,这项研究揭示了一个罕见的例子,即一颗年轻的大质量行星围绕恒星IRAS 04125+2902运行。

  这个星系位于金牛座-御夫座分子云中,这是一个孕育着数百颗新形成恒星的恒星摇篮。这颗300万年前的婴儿行星是迄今为止发现的最年轻的凌日行星,大致相当于人类时间尺度上10天大的新生儿。宿主恒星保留了它的原行星盘,这使它有别于其他已知的行星系统。

  “这颗行星是独一无二的,因为虽然它只有300万年的历史,而且它形成的圆盘仍然存在,但这个圆盘与行星的轨道错位,让我们意外地看到了这个“蹒跚学步”的行星本身,”新墨西哥大学物理与天文学系副教授Diana Dragomir解释说,他是该论文的合著者。“毫无疑问,这个系统中罕见的宝石将被多种望远镜研究,以回答有关行星在这个非常年轻的时代是什么样子的问题。”

  以前,人们认为这样的系统几乎不可能被探测到。在300万年的时间里,我们不确定行星是否已经发展到可探测的程度。作为背景,地球的形成花了1000万到2000万年,尽管像这颗新生行星这样的气体巨星被认为形成得更快。

  此外,如果圆盘和行星排成一条直线,圆盘会阻碍天文学家的视线。事实上,人们普遍认为行星会与它们形成的圆盘对齐。然而,在这种情况下,圆盘的内部已经耗尽,而外层的圆盘相对于行星和它的主星是倾斜的。

  这一发现挑战了目前关于行星形成时间尺度以及行星与其母盘之间关系的理论。它还提供了一个独特的机会来研究行星形成后不久的情况。

  新墨西哥大学帮助支持了这项研究。

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