有什么東西正在扭曲我們天空中最亮的恒星之一周?chē)膱A盤(pán)

福馬爾豪特是夜空中最亮的恒星之一，距離酒店約 25 光年，使其成為一個(gè)適合詳細(xì)觀測(cè)的星系。它也是一顆年輕的恒星，只有大約4.4億年的歷史。

在那個(gè)年齡，像福馬爾豪特這樣的恒星被由星子之間碰撞產(chǎn)生的巖石和塵埃組成的活躍碎片盤(pán)包圍。系外行星在這些圓盤(pán)中形成，系外行星科學(xué)的熱門(mén)話題之一涉及行星如何在這些星周圓盤(pán)中形成。

在這些圓盤(pán)中尋找系外行星具有挑戰(zhàn)性。天文學(xué)家利用在圓盤(pán)的形狀和形態(tài)中發(fā)現(xiàn)的線索來(lái)試圖推斷系外行星的存在。福馬爾豪特的圓盤(pán)以一種不尋常的方式扭曲，新的研究表明，這種扭曲是由一顆圍繞恒星運(yùn)行的大質(zhì)量行星引起的。

相關(guān)：仔細(xì)觀察另一顆恒星的小行星帶會(huì)發(fā)現(xiàn)它并不像看起來(lái)的那樣

兩篇獨(dú)立的論文提出了對(duì) Fomalhaut 及其圓盤(pán)的新觀察。一個(gè)是”ALMA 揭示了 Fomalhaut 碎片盤(pán)中的偏心率梯度，》發(fā)表于天體物理學(xué)雜志。主要作者是來(lái)自哈佛大學(xué)和史密森尼天體物理學(xué)中心的約書(shū)亞·洛弗爾。

第二篇論文是”Fomalhaut碎片盤(pán)的高分辨率ALMA數(shù)據(jù)證實(shí)了遠(yuǎn)點(diǎn)寬度的變化“發(fā)表于天體物理學(xué)雜志快報(bào).主要作者是約翰霍普金斯大學(xué)物理與天文學(xué)系的 Jay Chittidi。

“Fomalhaut 的接近使觀測(cè)能夠以比其他系統(tǒng)更高的分辨率解析其結(jié)構(gòu)，這繼續(xù)使其成為探索行星系統(tǒng)早期演化的理想目標(biāo)，”Chittidi 等人寫(xiě)道。

主要發(fā)現(xiàn)是福馬爾豪特的碎片盤(pán)是偏心的，但它的偏心率并不是固定的。相反，偏心率會(huì)根據(jù)與恒星的距離而變化。

它具有研究人員所說(shuō)的“負(fù)偏心率梯度”。這意味著圓盤(pán)的一部分離恒星越遠(yuǎn)，它的偏心就越小。

“我們的觀測(cè)首次表明，圓盤(pán)的偏心率不是恒定的，”其中一篇論文的主要作者、哈佛-史密森尼天體物理中心的亞毫米陣列研究員約書(shū)亞·貝內(nèi)特·洛弗爾說(shuō)。

“它隨著距離的增加而穩(wěn)步下降，這一發(fā)現(xiàn)以前從未在任何碎片盤(pán)中得到最終證明?！?/p>

該圖顯示了研究中使用的一些 ALMA 觀測(cè)和 JWST 觀測(cè)（右下）。

在第二篇論文中，作者寫(xiě)道：“我們使用徑向剖面測(cè)量安薩的圓盤(pán)，發(fā)現(xiàn)圓盤(pán)的東南 （SE） 側(cè)比 ALMA 觀測(cè)到的西北 （NW） 側(cè)寬 4 個(gè)天文單位。

問(wèn)題是，是什么原因造成的？

行星被推測(cè)會(huì)產(chǎn)生這種盤(pán)，盡管尚未觀測(cè)到。研究人員努力將模型擬合到數(shù)據(jù)中，發(fā)現(xiàn)隱藏在環(huán)中的行星可以將圓盤(pán)改變?yōu)樨?fù)偏心梯度。

“由于福馬爾豪特圓盤(pán)中偏心率梯度的推斷對(duì)與圓盤(pán)相互作用的內(nèi)部行星的存在和軌道特性具有重要意義，因此我們接下來(lái)研究這種解釋合理的行星特性，”洛弗爾和他的合作研究人員在第一篇論文中寫(xiě)道。

JWST 的觀測(cè)對(duì)系外行星的質(zhì)量和軌道施加了一些限制。

“對(duì)于限制行星特性來(lái)說(shuō)，也許更重要的是 JWST MIRI 觀測(cè)結(jié)果，”洛弗爾和他的合著者寫(xiě)道。

“在這些中，提出了'中間帶'的第一個(gè)證據(jù)，其內(nèi)邊緣和外邊緣分別為 83 天文單位和 104 天文單位?！?/p>

在洛弗爾的論文中，作者將其范圍縮小到可能的系外行星情景。

作者寫(xiě)道：“一種情況描述了一顆 109-115 個(gè)天文單位的行星，它直接清除了 Fomalhaut '主帶'內(nèi)邊緣的物質(zhì)（由 ALMA 成像）。

第二種情況涉及一顆距離 70 至 75 天文單位之間的更近的行星，“位于 JWST 成像的'中間帶'內(nèi)部”。

該模型還表明，福馬爾豪特的圓盤(pán)一開(kāi)始就可能是偏心的，并且一顆行星負(fù)責(zé)塑造圓盤(pán)的形態(tài)。

“這些發(fā)現(xiàn)可能表明，行星-圓盤(pán)相互作用主要負(fù)責(zé)塑造圓盤(pán)的形態(tài)（即它的內(nèi)邊緣，以及根據(jù) JWST 的觀察，圓盤(pán)中的間隙），而不是它的偏心率，因此 Fomalhaut 的偏心環(huán)似乎天生是偏心的，”洛弗爾和他的合著者在他們的結(jié)論中解釋道。

偏心并不是引起研究人員好奇心的唯一特征。環(huán)中有不同的亮度特征，以及不同的子結(jié)構(gòu)。

在一份新聞稿中，第二篇論文的主要作者 Jay Chittidi 說(shuō)：“簡(jiǎn)而言之：我們找不到一個(gè)具有固定偏心率的模型來(lái)解釋 Fomalhaut 圓盤(pán)中的這些奇特特征。通過(guò)比較新舊模型，我們現(xiàn)在能夠更好地解讀這個(gè)圓盤(pán)，并重建這個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的歷史和現(xiàn)狀。

不幸的是，天文學(xué)家目前無(wú)法直接探測(cè)這顆行星（如果它存在的話）。

“在這兩種情況下，隱含的行星質(zhì)量和半長(zhǎng)軸范圍都低于現(xiàn)有行星檢測(cè)方法的靈敏度閾值，”洛弗爾的論文指出。

Lowell等人開(kāi)發(fā)的模型可以通過(guò)ALMA對(duì)其他偏心盤(pán)的觀測(cè)來(lái)進(jìn)一步測(cè)試。隨著觀測(cè)和探測(cè)方法的改進(jìn)，重新訪問(wèn)福馬爾豪特并驗(yàn)證這顆行星的存在以及預(yù)測(cè)它的模型的可能性很大。

“希望我們能找到新的線索，幫助我們揭開(kāi)那顆星球！”

本文最初發(fā)表于今日宇宙.讀原文.

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