NASA近日發現類太陽系系統

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與早期太陽系相似的行星系統

近日，NASA的空中同溫層紅外天文台「索菲亞」（the Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, SOFIA）完成了關於附近一個行星系統的深入細緻的研究，這項調查證實了這個行星系統的結構與我們的太陽系竟有驚人的相似之處。

波江座ε距離我們10.5光年，位於南天星座波江座內，它是最接近一個圍繞類似早期太陽的恆星運轉的行星系統。它是研究行星如何圍繞類日恆星形成的理想地點，同時它還是科幻電視劇《巴比倫5號》中巴比倫5號空間站的位置。

之前的研究表明，波江座ε有一個塵埃盤，上面有氣體和塵埃，也就是說有岩石顆粒以及冰態天體。塵埃盤可以是廣泛連續的，也可以是集中在某一條帶上，就像太陽系中的小行星帶和柯伊伯帶那樣（柯伊伯帶是海王星外的一片區域，那裡有數以百萬計的冰岩混合物）。而且，通過對波江座ε運動的觀測發現，有一顆和木星質量相當的行星的繞行軌道與木星公轉軌道半徑相似。

NASA近日發現類太陽系系統

藝術家們繪製了關於波江座ε中的行星波江座ε b的想像圖。在圖片的右下方有一顆木星質量大小的行星在小行星帶邊緣繞著其恆星運行。背景上是一條狹窄的小行星或彗星帶，同樣可見的還有最外層的區域帶，它的尺寸與我們太陽系內柯伊伯帶的尺寸相似。雖然波江座ε 比太陽要年輕得多，但是這兩個恆星系統卻驚人的相似。索菲亞天文台同時還證實了臨近類木星軌道小行星帶的存在。

圖片來源：NASA/SOFIA/Lynette Cook

通過索菲亞傳回的新照片，亞利桑那州大學的凱特·蘇和她的研究團隊能夠在波江座ε的系統中分辨較為溫暖的塵埃（比如說塵土和氣體）分布區的兩個理論模型。這些模型是根據之前NASA的斯皮策太空望遠鏡（NASA』s Spitzer space telescope）的數據而得出的。

其中一個模型表明，這些較為溫暖的物質位於兩條狹窄的塵埃帶上，分別對應於太陽系中的小行星帶和天王星的軌道。用這個模型，理論家們表明了一個行星系統中最大的行星通常位於塵埃帶附近。

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藝術家們繪製的塵埃帶的樣子。

圖片來源：NASA/JPL-Caltech

從另一個模型推斷出，這些較為溫暖的物質來源於外層類柯伊伯帶的區域中，之後形成了一個繞中心恆星的塵埃盤。在這個模型中，這些物質是一個寬泛的盤，並不像小行星帶那樣集中而且不與任何內部區域的行星有關聯。

藉助索菲亞，蘇和她的團隊確定了這些塵埃其實是像第一個模型中那樣分布的，應該至少有一個狹窄的塵埃帶而並不是廣闊連續的塵埃盤。

這項研究之所以可行，是因為索菲亞(直徑100英寸，2.5米)比斯皮策(直徑33.5英寸,0.85米)擁有更大的望遠鏡直徑，這樣研究團隊看到的照片比之前斯皮策傳回來的照片解析度高出3倍。此外，索菲亞強大的暗天體中紅外相機(FORCAST, the Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope)使得研究團隊能夠探測到由這些塵埃發出且在地面上探測不到的強紅外線（波長在25～40微米之間）。

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根據斯皮策望遠鏡觀測到的波江座ε系統的結構畫出的示意圖，其中的每一個部分都對應了太陽系的一部分結構。

圖片來源：NASA/JPL/Caltech/R. Hurt (SSC)

「索菲亞能擁有如此高的空間解析度是它獨特的波長覆蓋範圍以及FORCAST相機令人印象深刻的高動態範圍圖像互相結合的產物，它使得我們可以探清波江座ε周圍的熱輻射，從而證實了溫暖物質分布在類木行星軌道周圍的模型，」蘇說，「而且，行星系統需要一顆行星來阻擋外部區域的塵埃，有點像海王星在太陽系中的作用。波江座ε就像年輕版的太陽系，它的形成過程也像太陽系的形成一樣的確令人印象深刻。」

關於「索菲亞(SOFIA)」

同溫層紅外天文台「索菲亞」（the Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy , SOFIA）是一架安置在經改造後的波音747SP型飛機上100英寸的望遠鏡，它是NASA和德國航空中心（German Aerospace Center, DLR）的合作項目。索菲亞的項目主要由NASA的加利福尼亞矽谷艾姆斯研究中心負責，科學技術和任務運作是與位於馬里蘭州哥倫比亞的大學空間研究協會（Universities Space Research Association，USRA）和位於斯圖加特大學的德國SOFIA研究所（German SOFIA Institute，DSI）共同負責。此架飛機是NASA位於加利福尼亞州帕姆代爾市的阿姆斯特朗飛行研究中心的機庫703提供的。

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