一张微笑“熊猫”脸照片的背后

中科院之声

中国科学院官方账号~10分钟前

2018年5月，一张来自深空的“熊猫脸”照片（图1）引起了天文学界的轰动，这是欧洲南方天文台（简称ESO）发布的一张具有历史里程碑意义的照片，照片中可以看到一个可爱“熊猫”脸正在对着我们微笑，脸上还有一个“痣”（右侧下方亮点）。这张照片究竟是啥东西呢？为什么会在天文学界引起轰动呢？

图1. 深空“熊猫”脸——PDS70b

原来，这是人类第一次拍到了一个正在形成的太阳系外行星。

太阳系外行星的发现是近30多年以来天文学发展中的一个热门的领域。迄今为止已经有数以千计的系外行星被发现。在行星系和行星如何形成的理论研究中，目前主流的理论认为：

在新形成的年轻恒星（如金牛座T型星等）外围会有浓密气体围绕恒星旋转，并形成一个盘状的结构，同时气体物质会从盘的内侧落入恒星的表面， 这种结构就是原行星盘。行星就产生于这种原行星盘中。但是我们是否能通过观测来验证这个理论呢？为此各国天文学家们都在努力寻求理论和技术上的突破来达到上述目标。 

终于在2018年，ESO的科学家们取得了突破性的进展。他们选择的突破目标是PDS 70，即半人马座V1032（V1032 Centauri）。

PDS70是一颗位于半人马座的低质量金牛座T型星（一种年轻的恒星类型），距离地球约370光年，质量为0.82倍太阳质量，年龄约1000万年。早在1992年，就有研究指出在PDS 70周围可能有原行星盘存在；2006年，通过观测发现并确认PDS70周边的确存在一个半径大约为140 天文单位的原行星盘。2012年在盘内半径约65 天文单位处发现一个巨大的间隙，这个间隙普遍认为是因为形成行星所造成。稍后的观测发现间隙的整体形状不对称，这些因素表明PDS 70周边可能存在多颗行星，从而影响间隙的形状与尘埃分布模式。

2018年5月，使用一个专门为观测系外行星而研发的设备SPHERE，ESO的甚大望远镜（VLT）在盘内发现了那颗正在形成的系外行星PDS 70b。PDS 70b的质量估计约为木星的数倍，表面温度约1000 °C，轨道半径约为3.22× 10⁹千米（21.5天文单位），轨道周期约120年。模型预测显示该行星已经形成了自己的吸积盘。

在图1的“熊猫”脸图像中，中心的黑圈是星冕仪留下的痕迹（星冕仪是用以来阻挡恒星的强光，以观察周边行星盘和行星的仪器）。中心黑圈的右侧亮点（“痣”）就是在年轻矮恒星PDS 70周围的气体和尘埃盘中正在形成的行星PDS 70b，其由于吸积行星盘内的物质产生热量而发亮，表面温度约1000°C。2019年的观测进一步确认，该盘的吸积率约为每年5*10^-7 木星质量。

其后，ESO利用VLT确认了围绕PDS70的第二颗行星PDS70c，其轨道半径约为5.31*10⁹千米（35.5天文单位）。图2就是数据处理后PDS 70行星系最终的图片。

这是人类第一次获取了正在形成的系外行星的图像，并验证了行星在原行星盘中形成的主流理论。随着技术的进步，更多系外行星神秘的面纱会一点点慢慢地被揭开。

图2 PDS 70行星系（图片来源：ALMA/VLT (ESO/NAOJ/NRAO) ）

参考资料：

1.https://scitechdaily.com/giant-gap-pds-70s-protoplanetary-disk-may-indicate-multiple-planets/

2.https://edition.cnn.com/2018/07/02/world/newborn-planet-image-study/index.html

3.https://exoplanets.nasa.gov/faq/42/what-is-a-planet/ 

4.https://www.eso.org/public/usa/news/eso1821/

来源：中国科学院云南天文台