天文学家观察到了行星的诞生

恒星周围盘状物的高分辨率图像揭示了太阳系是如何形成的

       

     

图解：阿塔卡玛望远镜观测到的原行星盘，揭示了幼年太阳系的形成。这些由恒星诞生后留下的气体和尘埃组成的盘状物给予了行星形成的原材料。

图源：ALMA (ESO, NAOJ and NRAO), S. Andrews et al. , N. Lira

艾尔玛望远镜拍摄到气体和尘埃组成的旋转轮子，是恒星形成行星后留下的，这是天文学家第一次看到围绕恒星的气盘等细节。而恒星周围的碎片图可以推测幼年太阳系的形成，目前这个实验包括作者参与的部分都还在进行中。

阿塔卡玛望远镜诞生于2011年。它的出现让天文学家们第一次近距离观测到恒星周围圆盘状的尘埃及气体。

       

     

图解：ALMA望远镜

图源：知乎专栏

这些所谓的围绕恒星旋转的气体和灰尘的盘状物给科学家们提供了恒星形成和发展的一些线索,而一些扭曲或块状特征也可能预示着一个不能被观测到的行星的存在。

未来几年的新型望远镜技术会把对这种盘状物的研究提升到一个新的境界，甚至有可能拍摄到盘状物内行星的图像。

       

     

图解：早在2013年1月，建立在智利海拔5000米的安第斯山脉上的世界上最高的射电望远镜就曾捕捉到过新行星正在形成的一瞬间。照片中宇宙尘埃和气体正在汇聚，即将形成新的行星。

图源：中国网

       

     

图解：原行星盘图像

图源：中国天文网

在我读研的第一周，第一个科学研究项目是智利的新型大阿塔卡玛毫米/亚毫米阵列望远镜（ALMA）项目。这一开创性设施仅仅使用了数十个和普通音乐会上一样的无线电天线，就能呈现出和单台直径约16千米宽的望远镜一样清晰的视野。因为达到了这种极致的分辨率，阿塔卡玛望远镜就能比之前任何一台望远镜在毫米和亚毫米波长的光线内看得更加深远。我欣然地接受了这个机会并加入了它的其中一个项目----对盘状尘埃以及在恒星周围一个名为AU Mic的小瓦砾的研究 。我们的观测对象是阿塔卡玛望远镜发明之前从未观测到的细节。尘埃和瓦砾听起来并没有那么新奇有趣，但它们却是制造行星的原料，并且，这次的观测有机会让我们看到行星形成的过程。

       

     

图解：中德亚毫米波望远镜

图源：中国科学院FAST重点实验室

数据的传输还需要再花费一年。现代天文学常常是远距离进行的：比起花一整晚在偏远的山上观测要好了不少。我们所有要做的仅仅是把程序输入到电脑，然后电脑就会告诉望远镜什么时间要观测什么对象。接着就是漫长的等待，耐心地（或者，更有可能是不耐烦地）等待观测到的数据被整理完成。我无法忘记在我下载数据时对于结果是否达到预期的紧张不安，以及最终成型后，那张图片出现在我的电脑屏幕时的震撼----那是一团无穷无尽却又薄如蝉翼的光，在左侧、中间、右侧皆镶嵌了一颗如白昼般透亮的光点。

       

     

图解：宇根山天文台

图源：mihara-kankou.m

相关知识

阿塔卡玛大型毫米及次毫米波阵列（英语：Atacama Large Millimeter/submillimeter Array，缩写为ALMA）位于智利北部阿塔卡玛沙漠，是由电波望远镜构成的天文干涉仪。因为具备「高海拔」和「空气干燥」两绝佳条件，这对毫米和次毫米波长的观测至关重要[1]，阵列最终选择设在5,000公尺的查南托高原上，附近还有拉诺德查南托天文台(Llano de Chajnantor Observatory)和阿塔卡马探路者实验。

             

ALMA望远镜阵列有54座口径宽12米的天线以及12座口径7米的天线，总共是66座天线一起协同工作。每个天线个别收集来自太空的辐射，并将讯号聚焦在天线上的接收机上。然后，所有天线取得信号经由专用的「超级计算机」－－相关器(correlator)处理，最后汇总在一起。66座ALMA天线可用不同的配置法排成阵列，天线间的距离变化多样，最短可以是150公尺，最长可以到16公里。若与过去的望远镜系统做比较，在毫米及次毫米波段上，ALMA能看到更暗的天体，同时能得到更高的影像解析度[2]。

作者: Meredith A. MacGregor