巨大陰影掃過年輕的系外行星系統

哈勃望遠鏡對一個恆星系統18年的資料揭示了一個跨越數百億英里的驚人現象

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


系外行星系統似乎比我們想象的更有技巧。以TW Hydrae系統為例,它距離我們約192光年。

這是一個極其年輕的恆星環境,大約有800萬到1000萬年的歷史。中心恆星(TW Hydrae)估計約為我們現代太陽質量的80%,並且仍然被一個原始行星氣體和塵埃盤包圍,從我們的有利位置幾乎是正面朝向我們。

儘管哈勃太空望遠鏡對這個系統進行了近二十年的研究,但直到2005年,來自太空望遠鏡成像光譜儀(STIS)的資料才顯示出星盤中亮度異常不對稱的跡象。這促使Debes等人收集了多年的資料,試圖拼湊出完整的故事。


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值得注意的是,在約16年的時間裡,TW Hydrae星盤顯示出明顯的變化週期,這與任何正常的軌道運動都不相容。除了已確立的特徵,如暗示行星形成的黑暗間隙或“通道”外,星盤上一個變暗的扇形區域似乎像一個單一的固體結構一樣繞恆星旋轉。

從2015年到2016年,黑暗的“扇形區域”移動了20度。 來源:NASA, ESA, and J. Debes (STScI))

這個特徵的規模是巨大的。哈勃儀器和影像處理阻擋了來自中心恆星10億英里範圍內的光線,並且星盤成像的距離至少延伸到更遠的100億英里之外。

目前最佳的假設是,我們所看到的可能是一種光學錯覺。一顆木星級行星在距離恆星1億英里以內(影像空白部分內部)的軌道上執行,將透過其引力擾動原始行星盤。這種擾動可能導致星盤內部扭曲,或與更大的星盤平面錯位(來自ALMA天文臺的新資料可能證實了這一事實)。

那個扭曲、擺動的內部星盤可以在外部星盤上投下陰影。如果它以16年的週期擺動(進動),那將與我們在地球上看到的情況完全吻合。這是一個關於擬議配置的方便卡通插圖。

這個系統中可能發生的事情。來源:NASA, ESA, and A. Feild (STScI))

雖然這目前只是一個工作假設,但它似乎是一個優雅而合理的解決方案,可以解釋一個非常引人注目的觀測結果。如果正確,這也表明我們最終可能會在其他年輕的行星系統中看到更多這種現象的例子——為探測它們形成的內部運作提供一種新的方法。

最後,這是一個陰影模型的動畫——它將呈現出沒有真實資料的所有噪聲和混亂的樣子

影片來源:NASA, ESA, and J. Debes (STScI)

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