哈勃发现一颗以非常规方式形成的行星

美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜直接拍摄到了类似木星的原行星形成的证据，研究人员称这是一个“激烈而剧烈的过程”。这一发现支持了一个长期争论的理论，即类似木星的行星是如何形成的，称为“圆盘不稳定性”

正在建设中的新世界嵌入了一个由尘埃和气体组成的原行星盘中，该盘具有独特的螺旋结构，围绕着一颗估计约200万年前的年轻恒星旋转。这大约是我们太阳系的年龄，当时行星正在形成。（太阳系的年龄目前为46亿年。）

“大自然很聪明；它可以以一系列不同的方式产生行星，”斯巴鲁望远镜的Thayne Currie和该研究的首席研究员Eureka Scientific说。

所有行星都是由起源于星周盘的物质制成的。木星行星形成的主要理论被称为“核心吸积”，这是一种自下而上的方法，嵌入圆盘中的行星从大小从尘粒到巨石的小物体中生长出来，在绕恒星运行时碰撞并粘在一起。然后，这个核心慢慢积累来自磁盘的气体。相比之下，圆盘不稳定性方法是一种自上而下的模型，当恒星周围的大质量圆盘冷却时，重力会导致圆盘迅速分解成一个或多个行星质量碎片。

这颗新形成的行星被称为御座AB b，其质量可能是木星的九倍，围绕其主星运行的距离高达86亿英里，是冥王星距离太阳的两倍多。在这个距离上，一颗木星大小的行星需要很长时间才能通过核心吸积形成。这使研究人员得出结论，圆盘的不稳定性使这颗行星能够在如此遥远的距离形成。而且，这与人们普遍接受的核心吸积模型对行星形成的预期形成了鲜明对比。

这项新的分析结合了哈勃两台仪器的数据：太空望远镜成像光谱仪、近红外相机和多目标光谱仪。这些数据与位于夏威夷毛纳基亚山顶的日本8.2米斯巴鲁望远镜上一种名为SCExAO的最先进行星成像仪器的数据进行了比较。来自太空和地面望远镜的丰富数据被证明是至关重要的，因为区分幼年行星和与行星无关的复杂盘状特征非常困难。

研究人员能够使用哈勃太空望远镜成像光谱仪（STIS）及其近红外相机和多目标光谱仪（NICMOS），在13年的时间里直接对新形成的系外行星Aurigae AB b进行成像。在右上角，哈勃2007年拍摄的NICMOS图像显示，与被仪器的日冕仪覆盖的主星相比，Aurigae b处于正南位置。STIS在2021年拍摄的图像显示，随着时间的推移，原行星以逆时针方向移动。

库里说：“解释这个体系是一项极具挑战性的工作。”“这就是我们需要哈勃望远镜进行这个项目的原因之一——一张干净的图像，可以更好地将光线从圆盘和任何行星中分离出来。”

大自然本身也伸出了援助之手：围绕御座AB星旋转的巨大尘埃和气体盘几乎面朝着我们从地球上看到的景象倾斜。

柯里强调，哈勃望远镜的寿命在帮助研究人员测量原行星轨道方面发挥了特殊作用。他最初对Aurigaeb是否是一颗行星持怀疑态度。哈勃的档案数据，再加上斯巴鲁的成像，证明是他改变主意的转折点。

库里说：“我们无法在一年或两年的时间里检测到这种运动。”“哈勃提供了一个13年的时间基线，结合斯巴鲁的数据，足以探测轨道运动。”

亚利桑那大学图森分校和夏威夷斯巴鲁望远镜的Olivier Guyon补充道：“这一结果利用了地面和太空观测，我们可以回到哈勃档案观测的时代。”“AB Aurigae b现在已经在多个波长下进行了研究，并出现了一个一致的画面——一个非常坚实的画面。”

研究小组的研究结果发表在4月4日的《自然天文学》杂志上。

华盛顿特区卡内基科学研究所的Alan Boss强调：“这一新发现有力地证明了一些气体巨行星可以通过盘状不稳定机制形成。”“归根结底，重力才是最重要的，因为恒星形成过程中剩下的东西最终会被重力拉到一起，以某种方式形成行星。”

了解类木星行星形成的早期，为天文学家了解我们太阳系的历史提供了更多的背景。这一发现为未来研究像Aurigae AB这样的原行星盘的化学组成铺平了道路，包括美国国家航空航天局的詹姆斯•韦伯太空望远镜。

哈勃太空望远镜是美国国家航空航天局和欧洲航天局之间的国际合作项目。美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理这架望远镜。马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）负责哈勃望远镜的科学操作。STScI由华盛顿特区的天文学大学研究协会为NASA运营。