來自哈佛大學天體物理學中心和史密森學會的天文學家們現(xiàn)在開發(fā)出了一種可以探測這些難以捉摸的新生行星的新方法。有了它，他們發(fā)現(xiàn)了一個潛伏在盤中的小型海王星或土星類行星的“煙槍”證據(jù)。這一結果于9月14日發(fā)表在《The Astrohysical Journal Letters》上。

領導這項新研究的天體物理中心博士后Feng Long說道：“直接探測年輕行星是非常具有挑戰(zhàn)性的，到目前為止只在一兩個案例中獲得成功。這些行星對我們來說總是太微弱了，因為它們嵌在厚厚的氣體和灰塵層中。”

相反，科學家們必須尋找線索來推斷一顆行星正在塵埃下發(fā)展。

(資料圖片僅供參考)

“在過去的幾年時間里，我們已經(jīng)看到磁盤上出現(xiàn)了許多結構，我們認為這些結構是由行星的存在造成的，但它也可能是由其他東西造成的，”Long說道，“我們需要新的技術來觀察和支持一個行星的存在。”

Long決定為她的研究重新檢查一個被稱為LkCa 15的原行星盤。該盤位于518光年之外，位于天空中的金牛座。在此之前，研究人員利用ALMA天文臺的觀測報告了該盤中行星形成的證據(jù)。

在深入研究主要于2019年獲得的關于LkCa 15的新高分辨率ALMA數(shù)據(jù)之后，Long發(fā)現(xiàn)了兩個以前沒有被探測到的微弱特征。

在距離恒星約42個天文單位的地方，Long發(fā)現(xiàn)了一個塵埃環(huán)，其中有兩束獨立而明亮的物質在其中運行。這些物質的形狀是一個小團塊和一個較大的弧形，它們之間相隔120度。

為了弄清楚是什么導致了物質的堆積，Long用計算機模型檢查了這種情況。結果她發(fā)現(xiàn)它們的大小和位置跟行星存在的模型相符。

“這個弧形和團塊相隔大約120度，”Long說道，“這種程度的分離并不只是發(fā)生了--它在數(shù)學上非常重要。”

Long指出空間中被稱為拉格朗日點的位置，在那里，兩個運動中的天體--如恒星和軌道上的行星--在它們周圍產(chǎn)生增強的吸引力區(qū)域，物質可能在那里聚集。

“我們看到，這種物質不僅僅是自由漂浮，它是穩(wěn)定的且根據(jù)物理學和所涉及的天體，對它想要的位置有偏好，”Long解說道。

在這種情況下，Long檢測到的弧線和物質團塊位于L4和L5拉格朗日點。在它們之間隱藏的60度是一顆小行星，這造成了L4和L5點的灰塵堆積。

根據(jù)研究結果，這顆行星約有海王星或土星那么大，其歷史大概有100萬到300萬年。

由于技術上的限制，直接對這顆新生的小行星進行成像可能不可能很快實現(xiàn)。然而Long相信對LkCa 15的進一步ALMA觀測可以為她的行星發(fā)現(xiàn)提供額外的證據(jù)。

另外，她還希望她檢測行星的新方法--物質優(yōu)先積聚在拉格朗日點--能在未來被天文學家所利用。

“我確實希望這種方法能在未來被廣泛采用。唯一需要注意的是，這需要非常深的數(shù)據(jù)，因為信號很弱，”Long說道。