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幻梦一霎!科学家首次捕捉到行星的诞生瞬间

腾讯太空  · 公众号  · 探索  · 2018-07-05 20:12

正文

在欧洲南方天文台甚大望远镜阵列的帮助下,天文学家首次捕捉到一颗正处在诞生过程的行星。这颗行星被命名为PDS 70b,距地球370光年。它是一颗巨行星,质量是木星的数倍,地表温度超过1000摄氏度。

甚大望远镜 SPHERE 行星成像仪拍摄的照片,首次清晰呈现一颗处在形成过程中的行星。照片中,中央靠右的亮点便是这颗行星,环绕矮恒星 PDS 70 运行

借助世界上最强大的望远镜——欧洲南方天文台的甚大望远镜阵列,科学家得以窥探宇宙深处的秘密。在这个望远镜阵列的 SPHERE 行星成像仪的帮助下,他们首次见证一颗行星的诞生瞬间。这颗行星被命名为 PDS 70b ,距地球 370 光年。 SPHERE 成像仪允许科学家对 PDS 70b 的亮度进行测量,是发现这颗行星的最大功臣。

欧洲南方天文台的甚大望远镜阵列,建在智利阿塔卡马沙漠。在这个望远镜阵列的 SPHERE 行星成像仪的帮助下,科学家发现一颗正在形成的行星

通过分析不同波长的光线,测量 PDS 70b 大气层的特性,科学家意识到它是一颗正在“分娩”中的行星。这一发现标志着科学家在太空探索的道路上又往前迈出重要一步,有助于他们进一步了解行星如何形成。此次观测由马克斯·普朗克天文研究所的一支小组领导。


新发现的行星被称之为 PDS 70b ,环绕矮恒星 PDS 70 运行。此前进行的行星形成观测都被目标行星的尘云遮挡,让科学家十分懊恼。甚大望远镜对 PDS 70b 周围的光线进行分析,通过这种方式绕过尘云,捕捉它的诞生瞬间。照片中央的黑盘因过滤器阻挡 PDS 70 的明亮光线导致,允许科学家探测到这颗行星。黑盘右侧的明亮光球便是 PDS 70b

PDS 70b 的质量是木星(图)的数倍

之所以能够发现 PDS 70b 要感谢 SPHERE 的日冕观测仪。如果没有它, PDS 70 的明亮光线将淹没 PDS 70b 的任何光线,导致科学家无法辨别这颗行星。观测小组负责人马利亚姆·科普勒表示:“年轻恒星周围的盘是行星的出生地,但迄今为止,只有少数观测探测到盘内婴儿行星的线索。当前的问题是,绝大多数婴儿行星都处在恒星盘内。”


据信, PDS 70b 距母星大约 18 亿英里(约合 30 亿公里),与天王星和太阳之间的距离相当。跨越这段距离需要环绕地球赤道近 7.5 万周。尽管距母星很远, PDS 70b 的质量却达到木星的数倍,表面温度超过 1000 摄氏度。

PDS 70b 距母星大约 18 亿英里(约合 30 亿公里),与天王星和太阳之间的距离相当

SPHERE 成像仪利用专门设计的观测策略和数据处理技术,过滤掉 PDS 70 周围黯淡行星的信号,让发现 PDS70b 成为可能。马克斯·普朗克天文研究所主任、观测小组负责人托马斯·海宁表示:“经过十几年的不懈努力,我们研制了这台高科技仪器。在它的帮助下,我们能够发现和拍摄婴儿行星。”

开普勒望远镜 2014 年发现的 Kepler-452b ,被形象地称之为“地球 2.0 ”。尽管距地球 1400 光年, Kepler-452b 的很多特征与地球相同

开普勒望远镜用于拍摄处在形成期的行星照片,但细节无法与 SPHERE 成像仪相提并论。科普勒指出这架望远镜采用的方法并不完美。当一颗行星在母星前方穿过,会导致母星的亮度变暗。通过观测这种变化,开普勒确定行星的存在。时至今日,这架望远镜仍在轨道中服役。


科普勒在接受《卫报》采访时说:“这一次,我们在这颗行星的出生地(母星周围的圆盘)对它直接成像。这一点尤为重要,因为科学家长久以来一直在思考行星如何形成,盘内的尘埃和其它物质如何孕育行星。现在,我们能够直接进行观测。”研究论文将刊登在《天文学与天体物理学》杂志上。


开普勒如何发现行星?

开普勒望远镜

开普勒望远镜装有一个灵敏度异乎寻常的仪器,被称之为“光度计”,能够探测到恒星光线的微弱变化。这架望远镜同时监测 10 万颗恒星,通过观测亮度变化,揭示行星的存在。如果一颗行星在开普勒和目标恒星之间穿过,会导致恒星的亮度变暗。这种现象被称之为“中天”。


中天时的恒星亮度变暗能够帮助科学家确定行星的轨道和体积,同时推算恒星的体积。通过计算,他们能够确定一颗行星是否处在母星的适居区,进而确定它是否拥有适于生命生存的环境。







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