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这是哈勃太空望远镜拍摄的夏季恒星织女星周围 1000 亿英里宽的尘埃盘的假彩色照片
哈勃太空望远镜假彩色照片显示,夏季恒星织女星周围 1000 亿英里宽的尘埃盘。NASA、ESA、STScI、S. Wolff(亚利桑那大学)

1984 年,天文学家在附近的织女星周围发现了一个由气体和尘埃组成的旋转盘,这让他们首次看到了行星诞生的物质。现在,对同一颗恒星的近距离观察发现了一些奇怪的事情:在织女星传奇的行星形成盘中没有发现行星,这引发了宇宙学上的一个谜团。

利用美国宇航局的哈勃和韦伯太空望远镜,亚利桑那大学的天文学家团队对环绕织女星的圆盘进行了前所未有的深入观察。令人惊讶的是,该团队没有发现在近 1000 亿英里宽的碎片盘中存在一颗或多颗大行星的证据。亚利桑那大学的研究员、即将发表在《天体物理学杂志》上的两篇论文的合著者安德拉斯·加斯帕尔在一份声明中说:“织女星圆盘非常光滑,光滑得离谱。这是一个神秘的系统,因为它与我们观察过的其他恒星圆盘不同。”

织女星位于天琴座,距离地球仅 25 光年,在北半球的夏日天空中清晰可见。四十年前,美国宇航局的红外天文卫星探测到织女星周围的暖尘埃发出过多的红外光,这是行星形成物质围绕恒星运行的第一个观测证据。

这颗恒星的名声让它在 1997 年的电影《接触》中担任主角,在这部电影中,一位科学家前往织女星寻找外星生命的可能证据。在卡尔·萨根小说的电影改编中,主角​​埃莉·阿罗威(由朱迪·福斯特饰演)到达织女星,但在环绕织女星的碎片云中没有发现行星。事实证明,电影是对的,这让现实生活中的科学家非常困惑。

亚利桑那大学研究员、韦伯研究成果论文主要作者凯特苏在一份声明中表示:“这让我们重新思考系外行星系统的范围和多样性。”

哈勃韦伯织女星
左侧是哈勃拍摄的织女星盘假色图,右侧是韦伯拍摄的织女星盘晕中暖尘的光芒。图片来源:NASA、ESA、CSA、STScI、S. Wolff(亚利桑那大学)、K. Su(亚利桑那大学)、A. Gáspár(亚利桑那大学)

2005 年,美国宇航局的斯皮策太空望远镜绘制了织女星周围的尘埃环,发现该盘比之前认为的要大得多。近 20 年后,韦伯望远镜和哈勃望远镜联手揭示了织女星盘内前所未见的细节。韦伯望远镜捕捉到了恒星周围的红外光,它由围绕织女星旋转的沙粒大小的颗粒组成,比太阳亮 40 倍。另一方面,哈勃望远镜探测到了尘埃反射的光,捕捉到了盘的外晕,其中的颗粒不大于烟雾的稠度。

亚利桑那大学斯图尔德天文台研究员、哈勃研究成果论文第一作者斯凯勒·沃尔夫在一份声明中表示:“不同类型的物理学会将不同大小的粒子定位在不同的位置。我们看到尘埃粒子大小的差异有助于我们了解恒星盘的潜在动态。”

她补充道:“织女星系统的结构与我们的太阳系有明显不同,在我们的太阳系中,木星和土星等巨行星可以阻止尘埃像织女星那样扩散。”

恒星是由巨大的气体和尘埃云在自身重力作用下坍缩形成的。剩余物质变平,形成一个旋转的圆盘,开始绕恒星运行,然后成为行星形成的原料。哈勃望远镜已经观测到几个原行星盘,行星从中穿过,但织女星的圆盘为何没有任何形式的行星体尚不清楚。

“我们正在详细观察恒星盘之间的多样性,以及这种多样性与底层行星系统的关系。即使我们看不到可能隐藏的行星,我们也发现了很多有关行星系统的信息,”苏说。“行星形成过程中仍有许多未知数,我认为这些对织女星的新观测将有助于限制行星形成的模型。”