遥远恒星周围,一圈圈明亮的尘埃环不只是宇宙中的美丽装饰。英国华威大学天文与天体物理学组的阿梅娜·法鲁奇团队发现,这些环状结构实际上记录着隐藏在其中的新生行星的质量信息。即使行星本身过于暗淡或深深嵌在物质盘中无法直接观测,只要能“读懂环与环之间的线索”,就能推算出这颗不可见天体的重量。这项研究发表在最新一期的天体物理学期刊上。
研究团队首先借助计算机模拟,分析不同质量的行星会如何塑造原行星盘中的尘埃环。结果发现,尘埃环的宽度以及环中最亮点的位置,与行星质量之间存在明确的对应关系。更有意思的是,这种关系不受观测所用光波波长的影响,也与环中尘埃颗粒的大小无关。这意味着天文学家不需要事先精确掌握婴儿恒星周围的环境条件,就能评估其行星的质量。
“我们很早就知道,这些环可能是由年轻行星轨道外侧堆积的浓密尘埃形成的,但此前一直无法将环的特征与行星质量联系起来。”法鲁奇在声明中表示,“现在通过‘读环’,我们找到了重建行星质量的方法,即便那些行星太暗或埋得太深,无法直接观测。这些明亮的环不光是漂亮的结构——它们本质上是行星留下的指纹。”
为了验证这项技术,团队将模拟结果应用于一个真实的天体系统PDS 70。这个行星系统距离地球约370光年,天文学界一直在利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列对其进行观测。该阵列由66个射电天线组成,部署在智利北部。
麻省理工学院的杰西卡·斯皮迪在同一份声明中指出,这项研究的一个重要优势在于它没有停留在理论层面。“我们能够将模拟结果直接应用到真实观测系统上。”通过分析PDS 70的环状结构特征,研究人员成功推算出盘中行星的质量范围,结果与此前通过其他间接手段获得的估测相符。
这项技术的应用前景并不局限于PDS 70。研究团队表示,该方法可推广至任何带有清晰尘埃环结构的原行星盘系统。在下一代空间望远镜和地面大型射电阵列陆续投入使用的背景下,天文学家将有机会以前所未有的精度扫描银河系中的年轻恒星,通过它们周围的“指纹环”识别出那些尚在襁褓中的行星。对于那些过于遥远、过于暗淡、过于深嵌在盘中而永远无法被直接成像的系外行星来说,这或许是数光年之外唯一可触及的身份信息。
热门跟贴