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哈勃太空望遠鏡追蹤年輕恒星TW Hydrae行星形成盤周圍的影子

美國

據美國宇航局：年輕的恒星TW Hydrae正在玩“影子木偶”,科學家們正在用美國宇航局的哈勃太空望遠鏡觀察它 。
2017年，天文學家報告說，發現一個陰影掃過紅矮星周圍一個巨大的煎餅狀氣體和塵埃盤的表面 。這個影子不是來自一顆行星，而是來自一個相對于更大的外盤稍微傾斜的內盤——導致它投射了一個影子 。一種解釋是 ， 一顆看不見的行星的引力將塵埃和氣體拉入行星的傾斜軌道 。
現在，第二個影子——玩躲貓貓游戲——在存儲于哈勃桅桿檔案中的觀測數據之間的短短幾年內出現了 。這可能來自系統內部的另一個磁盤 。這兩個圓盤可能是一對正在建造中的行星的證據 。

哈勃太空望遠鏡追蹤年輕恒星TW Hydrae行星形成盤周圍的影子


這位藝術家的概念是基于年輕恒星TW Hydrae周圍的氣體和塵埃盤的哈勃太空望遠鏡圖像 。哈勃太空望遠鏡的照片顯示陰影掃過環繞系統的圓盤 。解釋是這些陰影來自稍微傾斜的內圓盤，它阻擋了星光到達外圓盤，因此投射了一個陰影 。由于看不見的行星的引力扭曲了圓盤的結構，圓盤彼此稍微傾斜 。鳴謝:藝術作品:美國國家航空航天局，歐空局AURA/STScI，Leah Hustak (STScI)
TW Hydrae的年齡不到1000萬年，距離我們大約200光年 。大約46億年前，我們的太陽系在其初期可能類似于TW Hydrae系統 。因為TW Hydrae系統幾乎正對著我們從地球上看到的方向傾斜，所以它是一個獲得行星建筑場地全景的最佳目標 。
第二個陰影是在2021年6月6日的觀測中發現的，這是一項多年計劃的一部分 ， 該計劃旨在跟蹤周星盤中的陰影 。馬里蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所歐洲航天局AURA/STScI的John Debes將TW Hydrae圓盤與幾年前的哈勃觀測進行了比較 。
“我們發現影子做了一些完全不同的事情，”Debes說，他是首席研究員 ， 也是發表在《天體物理學雜志》上的這項研究的主要作者 。“當我第一次看這些數據時 ， 我認為觀察出了問題，因為這不是我所期望的 。一開始我很困惑，我所有的合作者都像這樣:這是怎么回事？我們真的不得不絞盡腦汁，花了一段時間才真正想出一個解釋 ?！?br>該團隊提出的最佳解決方案是，有兩個錯位的磁盤投射陰影 。在之前的觀察中，他們靠得太近 ， 以至于被錯過了 。隨著時間的推移 ， 他們現在已經分開，分裂成兩個影子 ?！拔覀円郧皬奈丛谠行潜P上真正見過這種情況 。這使得該系統比我們最初想象的要復雜得多，”他說 。
最簡單的解釋是，錯位的圓盤可能是由兩顆軌道平面略有不同的行星的引力造成的 。哈勃正在拼湊該系統架構的整體視圖 。

哈勃太空望遠鏡追蹤年輕恒星TW Hydrae行星形成盤周圍的影子


哈勃太空望遠鏡拍攝的對比圖像相隔幾年，揭示了兩個可怕的陰影逆時針穿過環繞年輕恒星TW Hydrae的氣體和塵埃盤 。圓盤面向地球傾斜，因此天文學家可以鳥瞰恒星周圍發生的事情 。左圖拍攝于2016年 ， 顯示了11點鐘位置的一個影子[A] 。這個陰影是由一個稍微向外盤傾斜的內盤投射的，因此擋住了星光 。左邊的圖片顯示了第二個陰影，它出現在7點鐘位置的另一個嵌套圓盤[C]上 ， 拍攝于2021年 。在后面的視圖中 ， 原始內部磁盤標記為[B] 。陰影以不同的速度圍繞恒星旋轉，就像時鐘上的指針一樣 。它們是兩顆看不見的行星將塵埃拉入其軌道的證據 。這使得他們彼此稍微有點傾向 。這是用太空望遠鏡成像光譜儀拍攝的可見光照片 。為了增強細節，添加了人工顏色 。鳴謝:NASA、ESA、STScI和John Debes (AURA/STScI代表ESA)；圖像處理:Joseph DePasquale (STScI)
這些圓盤可能是行星的替代物 ， 它們在圍繞恒星旋轉時會互相研磨 。這有點像以稍微不同的速度旋轉兩張黑膠唱片 。有時標簽會匹配，但一個會領先于另一個 。
“這確實表明這兩顆行星必須彼此相當接近 。如果其中一個比另一個移動得快得多，這在早期的觀察中就會被注意到 。這就像兩輛賽車相互靠近，但一輛慢慢超過另一輛，并超過另一輛 ， ”德貝斯說 。
這些可疑的行星位于一個區域，距離我們的太陽大約相當于木星的距離 。并且 ， 陰影大約每15年完成一次圍繞恒星的旋轉——在距離恒星的那個距離上的軌道周期是可以預期的 。
同樣，這兩個內盤相對于外盤的平面傾斜大約5到7度 。這與我們太陽系內部的軌道傾角范圍相當 ?！斑@完全符合典型的太陽系建筑風格，”德貝斯說 。
陰影所落在的外層圓盤可能延伸到我們太陽系柯伊伯帶半徑的幾倍 。這個更大的圓盤有一個奇怪的缺口，是冥王星到太陽平均距離的兩倍 。這可能是該系統中第三顆行星的證據 。
任何內行星都很難被探測到，因為它們的光會消失在恒星的強光中 。此外，系統中的灰塵會使反射光變暗 。如果木星質量的行星在拉扯恒星，歐空局的蓋亞空間天文臺也許能夠測量恒星的擺動，但鑒于軌道周期長，這將需要數年時間 。
TW Hydrae數據來自哈勃太空望遠鏡成像光譜儀 。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的紅外視覺也許也能更詳細地顯示陰影 。
哈勃太空望遠鏡是美國宇航局和歐洲航天局之間的國際合作項目 。位于馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心負責管理這臺望遠鏡 。位于巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所(STScI)負責哈勃太空望遠鏡的科學操作 。STScI由位于華盛頓特區的大學天文學研究協會為美國航天局運作
媒體聯系人:
克萊爾·安德萊奧利馬里蘭州格林貝爾特美國宇航局戈達德太空飛行中心claire.andreoli@nasa.gov
雷·維拉德馬里蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所
科學聯系人:
約翰·德貝斯馬里蘭州巴爾的摩歐洲航天局AURA/STScI