大家好,我是魅力科学君,今天我们要聊的话题是,根据一项发表在《天文学与天体物理学》杂志上的新研究,科学家观测到一场发生在440光年外的“现场直播”:在一颗被称为“HD 135344B”的恒星附近,一个庞然大物正在形成。下面我们来看看这具体是怎么回事。
“HD 135344B”在天空中位于豺狼座,距离我们约440光年,它比太阳更大、也更亮,其质量和半径分别约为太阳的1.5倍和2.1倍,光度大约是太阳的6.4倍。
根据科学家的观测,“HD 135344B”是一颗“年轻”的恒星,它目前仍保有一个被称为原行星盘的结构。
简单来说,原行星盘是一种围绕新生恒星旋转的盘状结构,主要由气体和尘埃构成,随着时间的推移,其中的物质会逐渐聚集、碰撞与合并,最终可能会形成行星,所以这种结构也被称为行星形成的“摇篮”。
早在2016年,科学家就发现,“HD 135344B”的原行星盘拥有几条螺旋状的旋臂结构,如同一个微缩版的旋涡星系。
(↑中心的黑色圆圈代表日冕仪,这是一种阻挡恒星光线以显示其周围微弱细节的装置,下同)
对于这种现象,科学家给出的推测是,那里有一颗质量巨大的行星正在形成,在此过程中,其强大的引力作用会扰动周围的物质并产生密度波,进而形成这样的旋臂结构。
所以在此之后,“HD 135344B”就成了科学家的重点观测对象,但由于观测水平的限制,这颗理论中存在的“准行星”却迟迟没有“现身”。
实际上,此次研究正是直接发现了这颗“准行星”,根据介绍,此次研究使用了近期安装在“甚大望远镜”(VLT)上的“增强分辨率成像仪和光谱仪”(ERIS),该仪器主要用来在红外波段进行观测,能够穿透浓厚的尘埃迷雾,去捕捉那些此前探测不到的微弱信号。
这一次,科学家终于看到了这颗“准行星”,就在其中一条旋臂的根部,他们清晰地观测到了一个明亮的光斑,而这正是理论模型所预测的最可能存在“准行星”的位置。
根据此次研究的估算,这颗“准行星”的质量大约是木星的两倍,什么概念呢?这样说吧,这种质量比太阳系八大行星的总质量还要多。
更重要的是,这还只是它当前的质量,而它目前仍在以极快的速度吸积周围的气体和尘埃,所以可以预见的是,它在未来还会继续成长,并最终形成一个比现在还要大得多的庞然大物。
科学家表示,这颗“准行星”的发现,为当前的主流行星形成理论——“核心吸积”模型,提供了一个有力的实证。
简单来讲,这个模型描绘了一个循序渐进的行星形成过程,最初,原行星盘中漂浮着无数微小尘埃颗粒,它们通过静电力等微观作用相互吸附,逐渐形成更大的物质团。
随着彼此之间的碰撞与合并,这些物质团会如同滚雪球般不断成长,最终形成公里级别的“星子”,而这些“星子”又会进一步在引力作用下互相吸引、合并,逐步构建出一个较大的固体核心。
接下来,一个关键阶段到来:在原行星盘中,有一道被称为“冻结线”的边界,在这条线之外,由于远离恒星、温度较低,水和其他挥发性物质就冻结成了固态的冰。
冰的丰富性远高于岩石,这使得在“冻结线”外的区域,固体核心的增长速度显著加快,一旦这个冰岩混合的核心质量达到约10倍地球质量,它的引力便足以捕获周围原行星盘中的氢气和氦气。
随着更多气体的吸积,核心的质量迅速增长,引力也随之增强,从而更高效地吞噬周围物质,这种正反馈机制促使其快速膨胀,最终演化为一颗庞大的气态巨行星。
而我们所看到的,正是上述过程的真实上演。
观测数据显示,这颗“准行星”与“HD 135344B”的距离大概相当于海王星与太阳之间的距离,由于“HD 135344B”释放的能量比太阳更强,这个距离就正好处于“冻结线”的外侧边缘,也正因为如此,这颗“准行星”才有机会成长为一个庞然大物(因为这里拥有原行星盘中最丰富的冰)。
科学家指出,这颗“准行星”的引力收缩使它的内部产生巨大的热量,使得它本身成为了一个向外辐射红外光的热源,由于“增强分辨率成像仪和光谱仪”恰好就能在这种红外波段进行高对比度的观测,我们才得以观测到这场“现场直播”。
参考资料:Unveiling a protoplanet candidate embedded in the HD 135344B disk with VLT/ERIS,Astronomy and Astrophysics,Volume 699, July 2025,doi.org/10.1051/0004-6361/202554472