一個跟我們一樣擁有小行星帶的恆星

美國航天局的空中天文台SOFIA（平流層紅外天文台）近期完成了對天苑四恆星系統的仔細研究，結果證實這個恆星系統與太陽系的結構非常相似，也有至少一條小行星帶！

藝術家相像的天苑四系統（來源：NASA/SOFIA/Lynette Cook）

天苑四是中國古星名，學名波江座ε（ε Eri），距離我們10.5光年左右，質量是太陽的0.82倍，直徑是太陽的0.735倍，溫度約5000℃，比太陽低一些。天苑四擁有非常活躍的磁場，自轉周期約11天，這些都表明它是個年輕的恆星。2000年8月，在距離天苑四約3.4天文單位的地方發現了一顆質量為木星1.5倍的行星。這對組合與我們的太陽/木星組合太相像了，並且這個發現讓它稱為距離我們最近的擁有行星的恆星系統之一，因此它也是我們研究行星如何形成的理想樣本，同時它也出現在許多科幻作品中，如科幻遊戲《光暈（Halo）》中提到的致遠星就是它。

天苑四（左）與太陽（右）的對比（來源：Wikipedia）

天苑四的位置（來源：IAU/Sky & Telescope）

在以往的研究中已經知道天苑四擁有一個碎屑盤（debris disk），是指恆星周圍行星形成後殘留下來的殘骸，分布在一個面上繼續繞著恆星運動。殘骸可能由氣體、塵埃、微小石塊和冰晶組成。碎屑盤分布廣泛而連續，可能集中在一條帶狀空間中，類似於太陽系中位於火星和木星之間的小行星帶，以及位於海王星以外廣袤空間中的柯伊伯帶。

關於碎屑盤通常有兩個假說。一個認為，有兩條狹窄的環形區域，相當於太陽系的小行星帶和天王星的位置。根據這個模型，天文學家提出恆星系中最大的行星與相鄰的碎屑盤存在關聯。另一種假說則認為這些物質起源於類似柯伊伯帶的區域中，然後不斷向中央恆星的方向進行填充。在這個模型中，這些物質將大範圍存在，並不會集中到類似小行星帶這樣的區域中，也不會與內行星發生什麼聯繫。

太陽系（上）與天苑四系統（下）的對比。目前已經確認天苑四有個行星天苑四b和小行星帶，科研人員認為它可能還有另2顆行星和一條「彗星帶」。（來源：NASA/JPL/Caltech/R. Hurt (SSC)）

在將SOFIA提供的圖片與過去斯必澤望遠鏡的數據進行對照後，美國亞利桑那大學的研究團隊已經分辨出其中溫度偏高的碎屑盤的具體位置，有相當的物質集中在至少一條狹窄的帶狀區域，而不是大面積廣泛存在，因此他們更傾向於第一種假說。同時他們認為若要阻止外層碎屑進入內層空間，還需要有一顆相當質量的行星，就像太陽系中海王星的角色。這是件很有意思的事情，看著天苑四，有一種時空穿越的感覺，彷彿看到了我們太陽系年輕時候的樣子。

搭載在波音747SP上的SOFIA（來源：NASA）

2.5米口徑的SOFIA在85厘米口徑的「斯必澤」望遠鏡面前可謂優越性爆棚，也正因為此，SOFIA可以看清的細節比「斯必澤」還要小3倍。此外，由於SOFIA被改裝後的波音747飛機駝到氣流平穩的平流層中，可以讓安裝在上面的一台中紅外波段照相機（FORCAST，Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope）發揮最大功效，找到天苑四周圍行星盤面中溫度略微偏高的部分。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！