关于太阳系内各大行星的形成过程 ， 科学家们提出了许多理论 。 不过 ， 如果没有证据 ， 一切理论都会面临质疑 。 最近 ， 我们终于获得了一次千载难逢的机会 ， 可以亲眼见证一下行星的形成过程 。 御夫座的奇观


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这一事件发生在距离我们520光年以外的御夫座 ， 是由一组国际文学家团队发现的 。 当研究人员利用欧洲南方天文台位于智利的甚大望远镜阵列（VLT）进行观测的时候 ， 御夫座AB星（AB Aurigae）的中心区域 ， 发现了一个由尘埃和气体云组成的“扭曲”螺旋结构 。 正是这个结构 ， 引起了科学家的注意 。
研究人员在论文中写道：“流体力学模拟过程显示 ， 在行星形成的早期阶段 ， 原始行星盘和行星会相互作用 ， 产生所谓的‘林德布拉德共振’ ， 在行星的周围形成内、外两个螺旋结构 。 尽管这个特殊阶段已经在理论上有了相当准确的描述 ， 但实际观测的证据几乎没有 ， 所以始终没有形成定论 。 ”


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（图片说明：夜空中的御夫座）
而这一次的观测 ， 将是验证这个理论的完美机会 。 通过对这颗新天体形成过程的观测 ， 我们将了解这个理论究竟是否正确 。
想要了解林德布拉德共振 ， 咱们还要从头说起 。 林德布拉德共振
目前 ， 关于太阳系形成的理论 ， 最被大家接受的就是星云假说了 。


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该理论认为 ， 在太阳系形成之前 ， 这片区域充满了星际尘埃和气体 。 首先 ， 在静电力的作用下 ， 一些冰冷的物质相互结合在一起 ， 导致引力开始不再平均 ， 所以有一些位置引力较大 。 于是 ， 它们通过引力逐渐吸引其他微粒靠近 ， 凝聚 ， 最终形成了太阳 。 不过 ， 太阳并没有吞噬所有的物质 ， 在太阳系范围内 ， 还有很多尘埃或者气体残留下来 。 它们同样也会在各自的区域凝聚 ， 形成行星、彗星、矮行星、小行星等天体 。
以行星为例 ， 其形成过程基本和太阳类似 ， 也是先通过静电力结合 ， 然后形成较大的引力 ， 吸引更多微粒落入 。 在这个过程中 ， 围绕着正在形成的行星而下落的粒子会受到扰动 ， 椭圆形轨道离心率变得非常大 ， 并且在距离新行星最近和最远处形成振动 。 如果这种振动恰好与其公转周期成倍数关系 ， 那么它就进入了所谓的德布拉德共振状态 。 按照理论计算 ， 它们会形成一种螺旋形的图案 。


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（图片说明：林德布拉德共振动态示意图）
林德布拉德共振不仅在行星形成过程中出现 ， 而且还会在行星形成后依然造成影响 。 比如巨大的土星环 ， 可能也是林德布拉德共振作用的结果 。 它甚至可能影响到星系这样的巨大结构 。 科学家认为 ， 像银河系这样的大质量星系之所以能形成旋臂、呈现出旋涡状结构 ， 与林德布拉德共振也有着分不开的关系 。
可以说 ， 验证林德布拉德共振几乎是万事俱备 ， 只欠东风 。 而东风 ， 就是亲眼见证行星的形成过程 。 见证行星的诞生
观测行星的形成不是一件容易的事 ， 太阳系内是不可能形成新的行星了 。 如果在太阳系外寻找 ， 首先是机会可遇而不可求 ， 其次是距离太远 ， 很难看得清 ， 另外这些恒星的光芒会造成干扰 ， 新行星被淹没在宿主恒星的光芒下难以观测 。


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不过 ， 幸运的是 ， 这样的机会真的被我们遇到了 。 御夫座AB星的行星盘 ， 让我们可以亲眼见证行星的形成过程 ， 了解自己到底是从何而来 ， 太阳系是如何演化的 。
2017年 ， 科学家利用阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）首次发现了这个螺旋结构 。 他们马上意识到 ， 这可能来自于一个原始行星盘 ， 是一次验证理论的绝佳机会 。
接下来 ， 一只国际天文学家团队利用连接在智利甚大望远镜上的SPHERE设备 ， 在2019年12月和2020年1月期间对御夫座AB星的近红外光谱进行了高对比度观测 。 这次观测可以说是人类历史上最深入的一次天体观测 ， 甚至可以从极微小的尘埃中捕获微弱的光线 。 和ALMA之前数据一样 ， SPHERE拍摄到的原始行星盘也呈现出了S型的扰动 ， 非常接近我们预期中快速形成的行星应该具有的螺旋形密度波 。


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（图片说明：御夫座AB星周围的圆盘 ， 右图为左图中心部分放大后的特写）
"这种扭曲形状正是当前一些行星形成理论模型所推测的 ， "法国波尔多天体物理学实验室的天文学家Anne Dutrey说 ， “它连接着两个螺旋状结构 ， 其中一个向行星轨道内侧缠绕 ， 另外一个则向外扩张 ， 二者在行星所在的位置上相交 。 它们可以加速原始行星盘上尘埃和气体的下落 ， 使原始行星迅速成长 。 ”
据观测 ， 这颗行星距离宿主恒星比较远 ， 大约相当于海王星和太阳的距离 。 另一方面 ， 它的质量非常巨大 ， 至少有木星的4倍 ， 甚至可能成长到木星质量的13倍 。 虽然目前还无法确认这个数据 ， 但是它对我们仍然具有非常重要的意义 。 在太阳系内 ， 以木星为代表的气体行星都在相对较远的位置上 ， 而地球这样的岩石行星距离太阳更近 。 可是当我们寻找系外行星时 ， 发现了大量的热木星、热海王星 ， 也就是一些距离宿主恒星比太阳系最内侧的水星还要近的气体行星 ， 两种系统中气体行星的位置不同也深深困惑着科学家 。
【科学求知者520光年外，这颗天体“直播”巨行星的形成，科学家兴奋不已】

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（图片说明：热木星假想图）
有些科学家认为 ， 也许气体行星形成后会在引力作用下迁移到某些位置 ， 但这个说法也无法证实 。 或许通过这一次发现的新行星 ， 我们可以验证这个说法 。
同时 ， 林德布拉德共振是行星形成理论中缺失的一环 ， 这一次如果能够彻底验证这个理论 ， 那么我们的行星形成理论将进一步得到完善 ， 让我们清楚地了解到自己所在的行星甚至是太阳系到底是怎样形成的 。 只有搞清楚这些 ， 我们才能知道点亮地球、孕育生命的第一道光 ， 到底从何而来 。

来源：(科学求知者)

【】网址：/a/2020/0522/1590094708.html

标题：科学求知者520光年外，这颗天体“直播”巨行星的形成，科学家兴奋不已