因為一顆恆星的爆發，我們才能發現宇宙中的雪線

在行星正開始形成的原行星盤上，當溫度和壓力低到足以使水冰形成時，這在盤上形成一過渡地帶叫做「雪線」（snow line）。新生恆星獵戶V883最近因為爆發，讓天文學家首度觀測到原行星盤上的這道「雪線」。

上圖圖說：本圖以插畫示意ALMA望遠鏡在觀測新生恆星獵戶V883時發現的雪線情景。

原行星盤因亮度驟增，以快如閃電速度加熱了內側行星盤，因此，（由水所形成）雪線向外推移，且較平常位置被外推得很遠，天文學家剛好有機會在使用阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列望遠鏡（簡稱ALMA）時，觀測這個雪線。大多數雪線在一般正常情況下，是過於靠近恆星而無法直接觀測得到，甚至連ALMA超高的角解析力也莫之奈何。

一般而言，在距離類太陽新生恆星3個天文單位的半徑範圍以內，水分子會蒸發成氣態而無法凍結成冰，超出這個──我們稱之為雪線──的範圍外，由於壓力極低，水會在塵埃顆粒和其他粒子上直接由氣態形成一層薄冰。（天文單位即日地平均距離，3天文單位大約是4.5億公里。）

然而，獵戶V883發生強大爆發，短時間內突然把雪線向外推出40天文單位（約60億公里），相當於太陽系中冥王星的公轉軌道。

雖然獵戶V883質量只比太陽多30%，但近來由於物質落在這個恆星表面上而引起爆發，使得它目前亮度和溫度達到太陽的400倍。

智利聖地牙哥Portales大學天文學家Lucas Cieza最近一篇以描述這些結果為題的論文，發表在Nature，他表示：「ALMA觀測給我們帶來了意外驚喜。本來我們打算透過ALMA取得原行星盤分裂（fragmentation）的圖像，理論上，盤分裂是巨行星形成機制之一，結果我們並未看到預期的現象，那是因為盤的質量雖然非常大，但是溫度偏暖，所以分裂並沒有發生。不過，我們卻在距離恆星40天文單位的地方，發現了一圈看來似為環狀之物。這說明ALMA性能強大，即使本意不是要找這個，ALMA仍然取得令人振奮的結果。」

從行星如何形成，乃至於地球上的生命如何育成，「新生恆星周圍的水冰分布資料」為我們取得極關鍵的知識：由於在新生恆星的原行星盤上，新行星正在形成，所以，透過ALMA觀測能告訴我們的是，水冰分布會出現在原行星盤的哪一階段、會發生於盤面上的哪裡。來自普林斯頓大學的論文共同作者之一朱照寰認為此觀測結果的重要意義在於，天文學家證明了在太陽以外的其他恆星周圍，有主導行星形成的「冰凍區」之存在，這次取得的是「直接證據」。

水冰，也扮演著調節塵埃顆粒集聚，形成越來越大顆粒的角色。天文學家相信，在雪線這個過渡區域以內，因為水會蒸發，條件較有利於形成較小岩質行星，如：地球和火星。反之，在雪線區域以外，到處是冰的條件則有利於雪球和彗星這類天體的快速形成，這促進譬如像木星這樣巨型氣體行星的形成。

在雪線以外的地方，由於水冰數量比塵埃還多，所以行星可聚合的固態物質更多了，結果，行星體積會更大，成長得更快。藉此，木星和土星等巨行星能在原行星盤消失前形成。

本次新發現取得了「爆發能把雪線吹到比其典型半徑大10倍」的新資訊，這對天文學家未來提出更可靠的行星形成模型之相關研究，意義非常顯著。這樣的爆發，一般認為應是大多數行星系統演化必經階段之一，本次觀測有可能是一普遍現象首度被看見。若果真如此，ALMA的直接觀測將有助於更加了解在整個宇宙中，行星是如何形成和演化。也讓我們多一點認識地球的歷史：當地球還處於原行星盤階段正在形成時，其水冰分布情形可能是如何，由此推估可知。

獵戶V883位在獵戶座星雲團，距離地球1,350光年，ALMA望遠鏡在這樣的距離條件下，解析力達到12天文單位。這足以解析獵戶V883系統中的雪線，但觀測其他典型新生恆星則仍不足。

ALMA在長基線模式下取得新生恆星」獵戶V883」原行星盤盤面圖像。此恆星目前正在爆發，此適足以讓天文學家能首度觀測到盤上的這道「雪線」－－ 即盤中約一半處的一圈暗環。盤上距離恆星較遠處，溫度壓力降低至使「水冰」形成之過渡區域，稱為「雪線」(「snow line」)。

ALMA在長基線模式下取得新生恆星」獵戶V883」原行星盤盤面圖像。此恆星目前正在爆發，此適足以讓天文學家能首度觀測到盤上的這道「雪線」－－ 即盤中約一半處的一圈暗環。盤上距離恆星較遠處，溫度壓力降低至使水冰形成之過渡區域，稱為「雪線」(「snow line」)。圖中標示出雪線區域的大小，和冥王星公轉軌道近似，海王星的公轉軌道則略小一點。Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Cieza

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