哈勃揭示正在形成中行星的证据
原文标题： Hubble Uncovers Evidence for Extrasolar Planet Under Construction
原文作者：John Debes，Ray Villard；
来自：哈勃官网； 发表时间：2013.6.13;
翻译：gohomeman1 审校：Linq （编译版权所有，未经许可请勿转载）
2013.6.13：我们已经确认了900余颗系 外行星 ，但现在天文学家相信他们首次获得了正在形成中的 系 外行星 的 强力证据，该证据位于一颗红矮星 的 远处，貌似不太可能的 位置。
长蛇座TW的 气体盘照片及示意图。大图下载：771KB，版权：NASA，ESA；本文研究团队成员，下同。
借助美国宇航局（NASA）哈勃太空望远镜的 锐利图像，天文学家在一个广大的 原行星 盘中探测到一条神秘的 环缝。这个气体尘埃盘属于离我们176光年的 一颗邻近恒星 ——长蛇座TW。存在环缝的 最好解释就是其中有一颗正在发育的 看不见行星 ，它的 引力就像扫雪机一样，在物质盘中扫出了一条轨迹。
由巴尔的 摩市太空望远镜科研所的 约翰·戴博斯（John Debes）带领的 研究团队，在离红矮星 约120亿公里（约80个天文单位，AU）处发现了该环缝。如果放在太阳系 中，这相对于两倍于海王星 到太阳的 距离。
这颗疑是行星 如此大的 轨道，意味着它移动得很慢。如此远处的 行星 也对行星 理论提出了挑战。传统上，行星 过程缓慢而稳定地持续约千万年：岩石块组成的 星 子从周围的 物质盘中吸积气体、尘埃而长大。但是，长蛇座TW本身只有830±30万年寿命，没有足够的 时间让小碎石通过缓慢吸积成长为行星 。事实上，在离母恒星 远达80AU处，需要比太阳系 中的 木星 （约5.2AU）多花费200倍的 时间长成类似大小，因为那里不但缺乏物质，本身的 公转速度也很慢。
另一种行星 形成的 理论猜测原行星 盘因为引力不平衡，其中的 一块区域快速坍缩。在该方案中，行星 形成极快，几千年就初具雏形。
环缝观测数据的 拼合图。
Debes解释说：“假如我们能够确认那里存在行星 ，那么就能通过观测环缝推算与此关联的 行星 的 性质。行星 形成理论可能就此添加暴力诞生模式。毕竟那里明显存在一个缝隙，我们认为很可能是一颗行星 使这个环缝又圆又清晰。”
问题的 复杂性还在于这颗红矮星 仅有0.55±0.15个太阳质量。Debes继续解说：“在拥有环缝的 原行星 盘系 统中，这个是迄今最小质量的 。发现这个系 统相当有意思。”
原行星 盘的 外围还缺乏大的 尘埃颗粒。阿塔卡玛大型毫米/亚毫米射电阵列（ALMA）的 观测显示，像沙粒那么大的 毫米级尘埃，在离红矮星 约58AU处急遽减少，这个距离比环的 内缝更近。气体盘总体直径约430AU。
Debes继续说明：“传统意义上，我们要从小石块开始组建行星 。因此，假如一颗行星 存在与没有任何沙粒大小尘埃的 地方，那对传统行星 形成模型肯定是巨大挑战。”
哈勃观测揭示，环缝宽约20AU（根据PDF，从80~100AU——译注），尚未完全清空。团队推测，假如行星 真的 存在，那么它正处于形成过程中，质量不会很大。根据观测数据，团队成员、怀俄明州立大学拉勒米分校的 Hannah Jang-Condell估算它约有6～28个地球质量，介于超级地球到海王星 类冰巨星 之间。这样小质量的 行星 又对直接坍缩模型提出挑战，因为该模型预言1～2个木星 质量的 气体团块才能直接坍缩为行星 。
本文气体盘与太阳系 的 对比图。大图：1.0MB。
长蛇座TW是天文学家常用的 观测目标：在面向我们的 气体盘中，它是最近的 ，因此我们能直观地了解其演化。Debes团队使用哈勃的 近红外相机和多目标光谱仪（NICMOS）观测该天体。团成还查询了哈勃数据库，以获得更多的 NICMOS图像，以及太空望远镜成像光谱仪（STIS）获得的 光学图像、光谱。综合上述观测数据，团队拼合出系 统在多波段散射光下的 图像。
当Debes团队统计盘面对中央星 光的 散射时，环缝特别明显。该特征在先前得多两个哈勃研究报告中已经提及，但没有最终确认。这些早期观测注意到盘面的 亮度不均匀，但没有把它识别为空隙。
Debes总结说：“当我首次看到环缝结构时，它是如此地突出——缝在所有波段都存在的 事实分明在告诉你：这是真实的 结构，而不是仪器的 缺陷或者是尘埃散射光造成的 假特征。”
团队计划使用ALMA以及计划于2018年发射的 詹姆斯·韦伯空间望远镜，继续深入研究该系 统。团队研究报告将发表在2013.7.14出版的 《天体物理学》期刊上。