尘埃盘内有两个黯

这张由亚他加马大型毫米及次毫米波数组(ALMA)所拍摄的影像,是PDS 70恒星系统周围的尘埃圆盘。
尘埃盘内有两个黯淡的光斑,其中一个可能是我们首度目击系外卫星即将形成的模样。
IMAGE BY A. ISELLA, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

艺术家对PDS 70恒星系统的想象图。
环绕着巨行星的黯淡尘埃盘,可能会有颗新卫星正从此处诞生。
ILLUSTRATION BY S. DAGNELLO, NRAO/AUI/NSF
据美国国家地理(撰文:NADIA DRAKE 编译:邱彦纶):一颗全新的系外卫星,可能即将由环绕遥远行星周围的尘埃盘里诞生。
这可能是我们首度目击一颗遥远又巨大的行星,正在形成卫星的过程。
从这张由智利亚他加马大型毫米及次毫米波数组(ALMA)天文台所拍摄的影像中,可以看到在这颗370光年远的小型恒星周围有颗年轻的行星,行星好像被包裹在一圈尘埃气体圆盘内──科学家认为就是这种结构, 让数十亿年前的木星形成了众多的卫星。
这篇研究是由莱斯大学(Rice University)的安德烈. 尹色拉(Andrea Isella)所领导,他在声明中表示:「在它周围,很有可能形成行星大小的卫星。
」
「巨行星的周围有即将形成卫星的巨大圆盘,这显然相当合理。
」史丹佛大学(Stanford University)的布鲁斯. 麦金塔(Bruce Macintosh)7月初在《天体物理学期刊快报》(Astrophysical Journal Letters)上发表这样的评论,「这个结果很有趣,且可能性极高。
」
哈佛-史密森尼天体物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的西恩. 安德鲁斯(Sean Andrews)对此表示赞同,他还补充说明,这幅影像应该是我们第一次拍摄到正在形成的系外卫星。
「如果这个最后的结果没错,」他说:「这将是重要的第一击。
」
旋转环绕
先前天文学家已经在恒星周围看到了许多类似的尘埃云。
这种结构称为环星盘(Circumstellar Disk),行星就是从此处生成──虽然我们对尘埃形成行星的确切过程仍不太清楚。
在某些状况下,菜叶说说,天文学家认为他们可以看到新生行星在这些环星盘中清出轨道,而ALMA已经拍摄到许多这类新生行星的影像。
但到目前为止,还没有人看到行星周围的尘埃盘;
要在太阳系外直接看到行星已经非常难了,更不用说是环绕着年轻巨大行星的弥漫碎屑云。
ALMA是由散布在亚他加马沙漠上的66座碟形电波望远镜所组成的巨大数组。
尹色拉和他的同事利用ALMA在2017年所收集到的数据,研究被尘埃环绕的PDS 70恒星系统。
这个恒星系统中有颗名为PDS 70b的行星,大小和木星差不多,它在围绕着年龄约600万年的小型母恒星的环星盘中清出了一条缝隙。
另一颗名为PDS 70c的行星沿着缝隙的内缘绕行,和母恒星的距离约相当于海王星到太阳的距离。
一开始,PDS 70c周围的朦胧区域看起来像是个黯淡的气体臂。
但今年研究团队利用一种稍微不同的方法重新处理这个ALMA的数据,才将这些不规则区域解析出尘埃环的结构。
尹色拉和他的同事认为,这张经过重新处理的影像是环绕行星的碎屑盘,卫星就是从这种结构内形成,迅速成长的行星也能从此吸取物质。
「我们相信木星的卫星是从年轻木星周围的圆盘中形成的,而且这种环行星盘对行星形成也非常重要。
」他说。
切入重点
但这个发现还没有尘埃落定。
「这些结果的确有些令人费解的问题。
」安德鲁斯说。
他指出以不同波长进行的观测结果并不一致,因此让恒星周围的环星盘影像出现稍微差异。
如果是使用ALMA观察,尘埃盘内显然有个看起来像是行星的点状光源:PDS 70c。
但如果是使用更短的红外波长进行研究,这个点源则看来较为弥散。
安德鲁斯表示:「PDS 70c周围的环境看起来很复杂。
」
尹色拉指出,「这个ALMA所观测到的结果相当模糊。
」他表示团队正努力利用其他的观测数据来确认他们的结果。
「我们还有正在进行的ALMA计划,能够再度对这个恒星系统进行观测,并测量环行星盘的轨道运动,」他说:「所以,敬请拭目以待啰! 」
目前许多系外行星探索任务中都以寻找岩质行星信号为主,并且倾向于围绕类似太阳这样的G型主序星,这样的行星更符合具备外星生命并能演化至高级文明条件。
相比较之下,白矮星似乎不太可能成为宇宙生命主要的诞生地,作为低质量恒星演化的结果使得白矮星在结束氢和氦的核反应后膨胀成一颗红巨星,此时红巨星并没有足够的质量支持反应继续进行,于是外层气体层逐渐被剥离而仅剩下了核心物质,这就是白矮星。
由于白矮星依靠电子简并压力进行支撑,其具有极端的高密度,而体积并不比地球大多少。
尽管如此,科学家们仍然认为这些"僵尸恒星"周围可维持宇宙生命可居住区,满足液态水存在于行星表面,由于白矮星形成时具有极高的温度,其本身却没有能量来源,因此可以不断向外辐射热量,研究人员认为维持液体水温度的过程可达到80亿年之久,而我们的太阳系只有45亿年左右,如果让白矮星将热量全部释放变得寒冷的黑矮星,那么这个时间可能比宇宙的年龄还长,因此白矮星周围的轨道环境应该有足够的时间来诞生宇宙生命,并演化成高级文明。
在最新一项的研究中发现,位于白矮星周围可居住区轨道上的行星可获得合适波长的光,可以维持光合作用的进行。
至关重要的是,白矮星周围并不是出现太多有害的紫外线辐射,其能量辐射方式与太阳存在不同之处,而紫外线却可以杀死行星上暴露出来的生命。
根据英国公开大学研究人员卢卡福萨蒂(Luca Fossati)和他的同事们通过一项模拟实验发现白矮星周围轨道环境可支持生命的存在。
通过假设轨道上具有一颗类似于地球这样有大气层的行星存在,并模拟白矮星的各种条件,计算出源于白矮星的光达到行星表面时的能量值,尤其是紫外线波段这种损害DNA并可杀死生命的光线,他们发现紫外波段的光线抵达行星时只有地球上生命接受紫外线的1.65倍,从剂量的角度看,是非常接近地球环境的。
目前,科学家最新研究证实,无论黑洞质量的大小,围绕黑洞周围的宇宙物质都将形成一个炸面圈的形状。
最新研究显示每个黑洞周围物质都成"炸面圈"状 黑洞本身是不可见的,但是天文学家们通过黑洞周围的其他宇宙物质受影响程度而探测到黑洞的存在,这些宇宙物质受小型球体空间中产生的巨大重力影响。
当宇宙物质朝向黑洞以光速抵达并被加热时,从黑洞区域喷射出的强辐射线将立即环绕在黑洞周围。
美国国家历史博物馆天体物理学家巴里-麦克柯南(Barry McKernan)说:"这将是一个非常零乱和结构复杂的环境,但是宇宙物质落入黑洞范围内都会呈现出相同的‘炸面圈’形状,无论黑洞的质量大小。
" 麦克柯南和同事们分析了245个活跃星系核心,在星系核心位置存在着超大质量黑洞。
这些黑洞吞噬着落入的气体,并喷射强大的放射线束,照耀着数十亿颗恒星。
这些黑洞的质量非常大,是太阳质量的100万至1亿倍之间。
研究人员特别测量了围绕在黑洞周围的X射线和红外线,并测试了这两种放射线之间的关系。
他们发现X射线可能来自于接近黑洞的炽热物质,红外线可能来自于距离黑洞更遥远的温暖宇宙物质。
通过对比黑洞附近的X射线和红外线的比例,麦克柯南和他的同事们直接描绘出宇宙物质如何分布在黑洞周围。
最终他们得出结论:无论黑洞的质量大小,环绕在黑洞周围的宇宙物质都会在黑洞中心位置形成一个炸面圈的形状。
同时,通过该研究科学家也证实了黑洞的真实存在。