HD 169142盤外的複雜環形結構，與行星遷移有什麼關聯？

作者：文/虞子期

科學家們對系外行星的探索，在過去的二十多年中已經發現了數千種，其中最年輕的系外行星，甚至還不到100萬年的時間。雖然，並不是每一個系外行星都像51 Pegasi b、HD 209458 b這樣知名，但它們的行為都在研究人員的探測範圍之中。

HD 169142盤外的精細結構

在一顆被叫做HD 169142的年輕恆星外部，科學家們通過ALMA對該年輕恆星系統的觀察發現，在它的外部有一個錯綜複雜的環形結構，它由「薄環」和雙間隙組成。正是這些部分，將原行星環境切入內部和外部區域的深裂縫。

這顆恆星位於射手座中，距離地球約370光年。在此之前，科學家們從未在其外部觀察到過如此精細的結構。由此也說明了，這個新生的系外行星，顯然正在移動。通過進一步的探索，研究人員表示，這些環的形成原因，很可能是被一顆遷移的「嬰兒」行星所雕刻，而它的質量大概是地球的十倍左右。

HD 169142外部的薄環和間隙

在過去的幾年時間中，許多新生恆星系統的觀察，都是通過ALMA阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列進行的。這個位於智利北部的射電望遠鏡網路發現，這些系統幾乎都是原行星盤中的間隙和環。並且，大多數天文科學家認為，這樣的結構得以形成是因為行星在那裡聚集。所以，就ALMA發現HD 169142周圍磁碟存在間隙而言，並沒有帶給研究人員很大的驚喜。

或許你對它有所不知，恆星HD 169142的大小達到了太陽的1.7倍，通過進一步的研究，科學家們發現在它的磁碟外部，還延伸除了一個薄環和間隙，並且，這是一個寬闊的區域，而光滑的環又往往佔據著絕對的優勢。除了可能和一個或多個巨型原行星相關的巨大內空隙以外，這個「薄環」細節讓所有人驚訝。

ALMA捕獲年輕恆星周圍出生的外行星

通過ALMA的高解析度圖像，科學家們發現了400萬年前的HD 163296，它距離太陽系大約330光年、朝著射手座的方向。並發現塵埃和氣體圍繞恆星旋轉的「原行星盤」，而這個圓盤有兩個暗間隙。有三顆系外行星正在這顆年輕恆星周圍出生，它們都是木星般的氣體巨星，軌道距離為80 AU，140 AU和260 AU。

科學家通過ALMA數據的研究，分析了一氧化碳（CO）氣體的運動。在它們沒有遇到重力障礙的情況下，CO和其他氣體會傾向於以可預測的方式、在原行星盤中移動，以此確定了HD 163296系統中最外層的行星。這項新技術的應用，可幫助科學家了解行星系統的形成過程，這種全新的方法，也可以揭示我們銀河系中一些年輕行星的未解之謎。

ALMA圖像和HD 169142中原行星盤

「窄環」之間所表現出的相互分離，可以通過行星遷移得到自然而然的解釋。在這個空間里，當一顆小行星和微小塵埃粒子相互作用，就主義孤立地再現這些環，並通過間接的方式以揭示它們的特性。科學家們通過計算機模擬，了解到了這些結構的可能來源。而所謂的罪魁禍首，通過這項研究工作，研究人員將其定為一個迷你海王星。

模擬圖像包含了一個質量為地球質量10倍的行星，雕刻了原行星盤的外部區域。一個AU是平均地球和太陽的距離，大約9300萬英里，或1.5億公里。它從母星形成約69個天文單位（AU），然後向內移動到大約64 AU。科學家們將ALMA圖像，和HD 169142中原行星盤的理論模擬進行了比較。細環由灰塵顆粒組成，並通過在行星和盤之間的相互作用這段期間，激發了壓力波、將其捕獲到同心結構中。這一和其他類似的實驗，為表徵太陽系外行星提供了新的可能性；在年輕行星系統中，也為解釋看到的這些「尖銳環」取得了很大進展。

系外行星探索中令人驚訝的發現

Epsilon Eridani b是離我們最近的異形世界，繞著距離地球僅10.5光年的橙色類太陽恆星運行，可能通過望遠鏡就能很快的拍攝到它；CoRoT-7b是太陽系外第一個確認的岩石世界，它完全被「母星」鎖定，擁有2200攝氏度這地獄般的溫度，甚至還可能會使岩石下雨，成為汽化天然氣巨頭的核心，被科學家們成為火山夢魘。

在科學家們發現的系外行星中，TrES-4被稱為有史以來最大、也是最奇怪的系外行星，它距離地球大約1400光年，約為木星大小的1.7倍，加上它的密度非常低，所以屬於所謂「膨脹行星」中的一個小子類；而KOI-314c，則是衡量其質量和物理尺寸的最輕的行星，圍繞一顆昏暗的紅矮星繞地球運行約200光年。儘管該行星的重量與地球相同，但令人驚訝的是，它的直徑要筆地球大60％，這也意味著它必須具有非常厚的氣態環境。

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