為由美國宇航局斯皮策科研中心提供的類太陽系恆星-行星系統發育的早期狀態圖。天文學家判定在整個行星系統碟狀塵埃雲中出現環形間隙區域,表明該行星系統中已經有新行星天體誕生。
近日天文學家通過美國宇航局斯皮策太空望遠鏡的一項最新觀測結果,首次在宇宙深處找到一處極為年輕的早期恆星-行星系統。種種跡象表明,宇宙間行星的誕生的過程似乎正遵循著各自不同的方式。
全新的恆星-行星系統
據介紹,此次發現的幼年恆星系統,中心恆星位於牧夫座。在中心恆星周圍環繞著一圈正在孕育行星天體的碟狀星際塵埃雲;同時,研究人員在該碟狀塵埃雲中還清晰的觀測到一個極為明顯的環狀間隙區域。天文學家經過分析認為,在這圈碟狀塵埃雲中包含有與太陽系形成初期非常類似的原生態行星物質,並且,在碟狀塵埃的環狀間隙區域中很可能已經有一個或多個巨型氣體行星發育形成。
根據以往的行星形成理論,當一個早期恆星-行星體系中有巨大行星形成時,由於其逐步增長中的巨大引力場作用,在行星繞恆星進行圓形軌道運轉過程中,它會吸引並俘獲其軌道附近區域的星際塵埃物質,就像吸塵器一樣在碟狀塵埃內部逐步"清掃"出一圈清晰的環狀間隙區域。
研究人員認為,新近形成的這些巨型氣體行星就像太陽系中的木星或其它我們所熟悉的大型氣態行星,儘管其中成形的行星目前還無法直接觀測和拍攝到,但其孕育行星的星際塵埃雲和清晰可見的環狀間隙區就已經證明了新行星的誕生。
一個幼年太陽系的翻版
天文學家稱,儘管此前在其它的恆星周圍也觀測到過類似的行星形成過程,但是如此年輕的早期恆星-行星系統卻是難得一見的。而且象這樣與早期太陽系情況極其類似的行星孕育系統,國際天文學界也是首次發現。研究人員認為,這一發現與我們所居住太陽系的形成幼年期狀態極為相似,實際上它就是一個正在發育中的幼年太陽系的雛形。
據介紹,在此次發現的早期行星系統中,中心恆星的質量約為太陽的1.05倍,其距離地球大約420光年。如果將該恆星-行星系統與我們熟悉的太陽系進行比較,那么其中這道能夠明確觀測到的環狀間隙,大致相當於太陽系中木星和天王星軌道之間的範圍大小。
來自美國羅切斯特大學的天體物理學教授丹-沃森認為:"這顆中心恆星就像一個早期版本的太陽,在它的行星系統中發現的這道環狀間隙區則正好相當於涵蓋了太陽系中幾個巨型行星的全部軌道範圍。對比這兩個不同的行星系統,這個新發現的早期恆星-行星系統,就像是一張我們太陽系嬰兒時期的照片。"
傳統行星誕生理論面臨挑戰
新發現雖然能讓人們為之激動不已,但與此同時卻也給天文學家們帶來了新困惑:因為從星系中心恆星誕生的年代看,它從形成至今大約只有不到一百萬年的時間,而宇宙中大體積行星天體是否能夠在如此短暫的時間內形成呢?
通常情況下按照傳統的行星理論認為,宇宙中的行星在其誕生時,首先必定會經由塵埃物質聚集,逐步形成各自的岩石態固體星核,象地球和火星這樣的類地行星,其形成過程到了這一階段就已基本完成;而象木星那樣的巨型氣體行星,則會繼續在其早期固體星核的基礎上,依靠其巨大的引力作用逐步吸引和俘獲周邊大量的塵埃和氣體物質,並最終完成其外部氣體塵埃殼。
而持另一種全新觀點的天文學派則對此有不同的看法。他們認為對於象地球或者火星這樣的固態行星,其形成過程可以由上述理論解釋,但是對於體積和質量都大得多的氣態行星來說,其形成過程則完全不同。堅持這種觀點的科學家據此推測,象這種巨型氣態行星,很可能是由原生態行星物質在幾千年的時間跨度內,經由塵埃和氣體物質的聚集崩塌後,在短時期內直接形成的。
對此,來自美國密西根大學的天文學教授紐瑞-卡福特表示:"此次對這個早期幼年行星系統的發現,對現在通行的大體積行星誕生理論是一次不小的挑戰,而對那些被認為是經歷數百萬年逐步積累最後產生巨型氣態行星的形成過程理論,似乎就是一次直接否定。由此看來,此次這個年輕行星系統的發現和後續研究,對於最終真正弄清宇宙中類似木星這樣的巨型氣態行星,其初期的形成發展過程將起到巨大的推動作用。"卡福特教授的和他的研究小組已經將此次的最新發現撰文發表在近期出版的《天體物理學》雜誌上。