首次观测到行星的诞生

行星由逐渐积聚的尘埃形成的过程是众所周知的,但直到现在才被目击到。
2015年11月20日

采访

大卫·罗瑟里,开放大学

PLANET-SKY

艺术家对行星和空间的印象

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到目前为止,科学家们已经记录了1900多颗围绕太阳系外其他恒星运行的行星。但目前还没有人发现任何仍在形成过程中的小行星。直到现在,美国的研究人员终于发现了这样一颗行星。它围绕着一颗200万年前的年轻恒星运行,这颗恒星距离地球450光年,被称为LkCa 15。这颗恒星实际上与我们的太阳非常相似。没有参与这项研究的行星科学家大卫·罗瑟里向康妮·奥巴赫解释了这一发现的重要性。

大卫:令人兴奋的是,我们看到了一个正在形成的行星系统。有三颗行星绕着这颗恒星旋转;最近的一个大约是地球到恒星距离的10倍,也就是木星到太阳距离的两倍,最远的一个大约是20-25个天文单位,比海王星到太阳的距离小一点。这是三颗巨大的行星,最里面的那颗仍然有气体进入,在10000度的高温下测量;当它落入行星的引力漩涡时,它会失去势能,变得非常热。所以我们看到巨大的行星正在形成。

康妮:一颗行星最初是如何形成的?

大卫:事情是这样的,当一颗恒星形成时,它是在气体和尘埃云中形成的,这些气体和尘埃云在引力作用下收缩,然后它就收缩了。为了保持角动量,它必须开始加速旋转,这样气体和尘埃就会形成一个圆盘,而不是一个三维的云,在这个圆盘内,你会得到集中的物质,这些物质会相互坍塌,形成行星。现在温度一直在变化这个过程一直在进行,所以你首先得到了可以在高温下凝结的物质;这是金属和岩石,之后你会形成冰,然后有一个由铁和岩石组成的天体被冰包围,它有足够的重力开始从云层中吸收气体,我们可能会看到这个阶段发生在LkCa 15周围。这是一颗巨大行星的内核,它正在尽可能地清除所有的气体,正是这些气体的落点发出如此明亮的光芒,使这一过程得以拍摄下来。

康妮:为什么以前没人见过?

大卫:嗯,你需要非常精密的仪器才能看到这个。15年前,人们在这颗恒星周围看到了由气体和尘埃组成的圆盘。最里面的行星LkCa 15b是5年前拍摄的。现在,他们正在使用大型双筒望远镜上的自适应光学系统,以及红外滤光器来隔离气体向内坠落并聚集到行星上时发出的不同波长的光。所以,这是大型望远镜的组合;非常高的分辨率,因为你有大的镜头,和自适应光学来锐化焦点,以及正确的光谱数据来显示气体的辉光。

康妮:哇!所以这是一个很好的例子为什么我们想要越来越大的望远镜,越来越多的技术。你知道,他们可能花费很多,但他们向我们展示了更多。

大卫:是的。我看到一些引用表明我们在这里看到的比哈勃太空望远镜所能达到的更好。它不是亚利桑那州的一座山,它在地球大气的上方,这很有帮助,它有自适应光学来增加清晰度,因为大气一直在闪烁,即使是在亚利桑那州寒冷的山顶,你也需要纠正大气的影响,他们现在做得很成功。

康妮:我们能从这种行星的形成中学到什么?

大卫:我认为我们正在见证知识的进化。这不会彻底改变任何人的想法,但我们能够证明恒星行星在生命的早期形成,也许我们可以掌握行星生长的速度,因为实际上我们并不知道。有些人认为你可以在一百万年的时间里从气体和尘埃变成完整大小的行星,有些人说在几千万或几亿年的时间里,控制一个过程的速率是很好的。这就是我期待从中看到的,当然,这只是一个例子,它可能不是所有行星系统的典型,但至少这是一个开始。

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