射手座離地球多遠
在一顆年輕恒星周圍形成的原行星的藝術想象圖。
兩個獨立的天文學家團隊發現了令人信服的證據，三顆年輕行星在圍繞一顆被稱為HD 163296的恒星的軌道上運動。天文學家使用一種在原行星盤內的氣體流中確認異常特征的行星搜尋新技術，確認了新形成的行星圍繞我們星系中的恒星的明顯標志：一顆年輕恒星充滿氣體的盤中的三個離散的擾動源——這是新形成的行星在那里做軌道運動的最強證據。近日發表在《天體物理快報》上的兩篇 描述了這些結果。
“我們對一顆恒星的原行星盤中局域化的小尺度氣體運動進行了研究。這種全新的可以發現我們星系中一些最年輕的行星，這完全要感謝 ALMA的高分辨率圖像。”美國密歇根大學天文學家、其中一篇 的主要 Richard Teague說。
兩個研究組都分析了年輕恒星HD 163296的各種ALMA的觀測數據，了各自的發現。HD 163296年齡大約四百萬年，位于射手座方向，距離地球大約330光年。
天文學家沒有 早先ALMA觀測中清晰可見的原行星盤中的塵埃，而是研究了盤中（CO）氣體的分布和運動。CO分子自然地發出ALMA可以觀測的一種獨特的毫米波長的光。由于多普勒效應導致的光波長的微小變化讓我們看到盤中氣體的運動。
如果沒有行星，氣體將以一種非常簡單、可預測的圍繞恒星運動，稱為開普勒轉動。
“一個質量相對大的天體，比如行星才能在這種有序的運動中產生局域擾動。”其中一篇 的之一 、澳大利亞莫納什大學的Christophe Pinte 說。“我們的新技術使用這個原理幫助我們理解行星系統如何形成。”
Teague的研究組確認了盤中的兩個不同的類似行星的圖案，一個距離恒星80天文單位（AU），另一個距離140 AU。（一個天文單位是地球到太陽的平均距離，大約一億五千萬千米。）另一個由Pinte的研究組確認了距離恒星大約260 AU的第三顆行星。天文學家計算得到三顆行星的質量都和木星類似。
這兩個研究組使用了同一種技術的不同變種。這種技術研究氣體流中由CO輻射波長移動所看到的異常，這可能表明它在與一個大質量天體相互作用。
Teague和他的研究組測量氣體速度的變化。這揭示了多顆行星對恒星附近氣體運動的影響。
Pinte和他的研究組更直接地測量了氣體的真實速度，這對于研究原行星盤的外部更好，可以更精確地確定一顆潛在行星的位置。
“盡管過去幾十年發現了數千顆系外行星，但是探測原行星是科學前沿。”Pinte說。目前用于尋找已經形成的系外行星系統中的行星的技術——例如測量恒星的擺動或者掩食行星怎麼減弱星光——不能探測原行星。
天文學家指出，更確切的探測的關鍵在于從氣體中找到微小尺度的速度結構。研究人員指出，雖然塵埃在行星形成中起到了重要作用并且提供了寶貴 ，但氣體占了原行星盤質量的百分之九十九，因此研究氣體運動至關重要。
由于多普勒效應，原行星盤中氣體發出的光會因為氣體的相對運動而改變波長。研究人員解釋，這類似于用于尋找已經形成的行星的多普勒技術。他們不是看恒星擺動產生的波長改變，而是深入到盤中看這些小尺度變化是如何發生的。
ALMA極高的分辨率讓研究人員能夠測量整個盤中的速度。研究人員表示該精度是令人難以置信的。在一個氣體以大約5千米每秒速度轉動的系統中，ALMA探測到了幾米每秒的速度變化，這使得研究人員能夠發現對一個盤中預期的普通轉動非常小的偏離。行星改變靠近它們軌道的氣體密度，這會改變氣體的壓強，導致相應的速度變化。
研究人員將觀測與計算機模型比較，表明觀測到的流動與預期的一顆質量是木星數倍的新生行星周圍的流動非常吻合。這項新技術使得天文學家更精確地估計原行星質量，產生假陽性結果的可能性更低。研究人員表示，該研究將ALMA帶到了行星探測領域的突出位置，也將幫助人們理解與太陽系中行星類似的那些行星是怎麼誕生的。
兩個研究組都將繼續改進這個并將會把它應用到其他原行星盤。他們希望更好地理解那里的大氣是怎麼形成的，以及在一顆行星形成時有什麼元素和分子。
科界 編譯：錢磊 審稿：alone 編輯：程建蘭
：https://www.sciencedaily.com/releases/2022 /06/180613101928.htm
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