有什么東西正在扭曲我們天空中最亮的恒星之一周圍的圓盤

福馬爾豪特是夜空中最亮的恒星之一，距離酒店約 25 光年，使其成為一個適合詳細觀測的星系。它也是一顆年輕的恒星，只有大約4.4億年的歷史。

在那個年齡，像福馬爾豪特這樣的恒星被由星子之間碰撞產生的巖石和塵埃組成的活躍碎片盤包圍。系外行星在這些圓盤中形成，系外行星科學的熱門話題之一涉及行星如何在這些星周圓盤中形成。

在這些圓盤中尋找系外行星具有挑戰(zhàn)性。天文學家利用在圓盤的形狀和形態(tài)中發(fā)現(xiàn)的線索來試圖推斷系外行星的存在。福馬爾豪特的圓盤以一種不尋常的方式扭曲，新的研究表明，這種扭曲是由一顆圍繞恒星運行的大質量行星引起的。

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兩篇獨立的論文提出了對 Fomalhaut 及其圓盤的新觀察。一個是”ALMA 揭示了 Fomalhaut 碎片盤中的偏心率梯度，》發(fā)表于天體物理學雜志。主要作者是來自哈佛大學和史密森尼天體物理學中心的約書亞·洛弗爾。

第二篇論文是”Fomalhaut碎片盤的高分辨率ALMA數(shù)據(jù)證實了遠點寬度的變化“發(fā)表于天體物理學雜志快報.主要作者是約翰霍普金斯大學物理與天文學系的 Jay Chittidi。

“Fomalhaut 的接近使觀測能夠以比其他系統(tǒng)更高的分辨率解析其結構，這繼續(xù)使其成為探索行星系統(tǒng)早期演化的理想目標，”Chittidi 等人寫道。

主要發(fā)現(xiàn)是福馬爾豪特的碎片盤是偏心的，但它的偏心率并不是固定的。相反，偏心率會根據(jù)與恒星的距離而變化。

它具有研究人員所說的“負偏心率梯度”。這意味著圓盤的一部分離恒星越遠，它的偏心就越小。

“我們的觀測首次表明，圓盤的偏心率不是恒定的，”其中一篇論文的主要作者、哈佛-史密森尼天體物理中心的亞毫米陣列研究員約書亞·貝內特·洛弗爾說。

“它隨著距離的增加而穩(wěn)步下降，這一發(fā)現(xiàn)以前從未在任何碎片盤中得到最終證明。”

該圖顯示了研究中使用的一些 ALMA 觀測和 JWST 觀測（右下）。

在第二篇論文中，作者寫道：“我們使用徑向剖面測量安薩的圓盤，發(fā)現(xiàn)圓盤的東南 （SE） 側比 ALMA 觀測到的西北 （NW） 側寬 4 個天文單位。

問題是，是什么原因造成的？

行星被推測會產生這種盤，盡管尚未觀測到。研究人員努力將模型擬合到數(shù)據(jù)中，發(fā)現(xiàn)隱藏在環(huán)中的行星可以將圓盤改變?yōu)樨撈奶荻取?/p>

“由于福馬爾豪特圓盤中偏心率梯度的推斷對與圓盤相互作用的內部行星的存在和軌道特性具有重要意義，因此我們接下來研究這種解釋合理的行星特性，”洛弗爾和他的合作研究人員在第一篇論文中寫道。

JWST 的觀測對系外行星的質量和軌道施加了一些限制。

“對于限制行星特性來說，也許更重要的是 JWST MIRI 觀測結果，”洛弗爾和他的合著者寫道。

“在這些中，提出了'中間帶'的第一個證據(jù)，其內邊緣和外邊緣分別為 83 天文單位和 104 天文單位?！?/p>

在洛弗爾的論文中，作者將其范圍縮小到可能的系外行星情景。

作者寫道：“一種情況描述了一顆 109-115 個天文單位的行星，它直接清除了 Fomalhaut '主帶'內邊緣的物質（由 ALMA 成像）。

第二種情況涉及一顆距離 70 至 75 天文單位之間的更近的行星，“位于 JWST 成像的'中間帶'內部”。

該模型還表明，福馬爾豪特的圓盤一開始就可能是偏心的，并且一顆行星負責塑造圓盤的形態(tài)。

“這些發(fā)現(xiàn)可能表明，行星-圓盤相互作用主要負責塑造圓盤的形態(tài)（即它的內邊緣，以及根據(jù) JWST 的觀察，圓盤中的間隙），而不是它的偏心率，因此 Fomalhaut 的偏心環(huán)似乎天生是偏心的，”洛弗爾和他的合著者在他們的結論中解釋道。

偏心并不是引起研究人員好奇心的唯一特征。環(huán)中有不同的亮度特征，以及不同的子結構。

在一份新聞稿中，第二篇論文的主要作者 Jay Chittidi 說：“簡而言之：我們找不到一個具有固定偏心率的模型來解釋 Fomalhaut 圓盤中的這些奇特特征。通過比較新舊模型，我們現(xiàn)在能夠更好地解讀這個圓盤，并重建這個動態(tài)系統(tǒng)的歷史和現(xiàn)狀。

不幸的是，天文學家目前無法直接探測這顆行星（如果它存在的話）。

“在這兩種情況下，隱含的行星質量和半長軸范圍都低于現(xiàn)有行星檢測方法的靈敏度閾值，”洛弗爾的論文指出。

Lowell等人開發(fā)的模型可以通過ALMA對其他偏心盤的觀測來進一步測試。隨著觀測和探測方法的改進，重新訪問福馬爾豪特并驗證這顆行星的存在以及預測它的模型的可能性很大。

“希望我們能找到新的線索，幫助我們揭開那顆星球！”

本文最初發(fā)表于今日宇宙.讀原文.

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