星空中也有環和縫隙嗎？形成行星系統的環和縫隙

一顆系外行星的發現通常是由於對一顆恆星的閃爍（過境法）或它的擺動（徑向速度法）監測而產生的。直接成像發現是很罕見的，因為很難發現隱藏在其主恆星眩光中一顆微弱的系外行星。然而新一代無線電干涉儀的出現(以及近紅外成像的改進)，使原行星盤得以成像，以及在圓盤子結構中對軌道外行星的推斷。縫隙和環狀結構對於行星的存在或持續形成特別有吸引力。

這是一種圍繞年輕恆星Elias 24的塵埃環模型，該模型是基於新阿爾瑪星系圖像進行的。該模型發現塵埃是由一顆行星形成的，木星的質量有70%來自恆星。圖片版權：Dipierro et al. 2018

在許多原行星系統中，已經通過紅外和亞毫米發射確定了塵埃環。這些環的起源是有爭議的，它們可能是由塵埃「堆積」、塵埃沉降、重力不穩定，甚至是塵埃的光學性質變化形成。或者土星環可能會動態地從已經形成的行星軌道運動中得到結果。行星會在塵埃圓盤上引起波，當它們消散時會產生間隙或環。解決這一問題的關鍵在於認識到不同大小塵埃顆粒行為的方式不同，小顆粒與氣體緊密結合，從而追蹤氣體質量，而較大的顆粒(毫米大小或更大)則傾向於跟隨壓力梯度，集中在邊緣附近。

CfA的天文學家Sean Andrews和David Wilner是一個科學家小組的成員，他們利用ALMA的設備將年輕的恆星Elias 24周圍的塵埃成像，解析度大約為28 au（一個天文單位是地球離太陽的平均距離）。天文學家們發現了存在縫隙和環的證據，並且假設這些是由一個軌道行星產生的，並對這個系統進行了建模，使行星質量和位置以及塵埃的密度分布都得以演化發展。最佳模型很好地解釋了這一觀測結果：大約四萬四千年後，這顆被推斷出的行星質量是木星質量的70%，並且距離恆星61.7AU。這一結果結論是：在許多年輕環繞恆星的圓盤中，間隙和環都是普遍存在的，並且表明了軌道行星的存在。

博科園-科學科普｜參考： 皇家天文學會月報｜來自： 哈佛史密森天體物理中心

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