看不見的新生行星正在攪動一顆年輕恆星周圍的塵埃
我們的宇宙變化無常，有時喜歡玩捉迷藏遊戲。 2017 年，天文學家驚訝地看到一個巨大的陰影掃過環繞附近年輕恆星 TW Hydrae 的塵埃和氣體盤。 陰影是由塵埃和氣體組成的內盤投下的，該內盤略微傾斜於外盤的平面。 陰影只能清楚地看到，因為系統傾斜面對地球，讓天文學家鳥瞰圓盤，因為陰影在圓盤周圍掃過，就像一隻手繞著時鐘移動。
但是一個時鐘有兩根指針（小時和分鐘）以不同的速度走動。 而且，事實證明，TW Hydrae 也是如此。 天文學家利用哈勃望遠鏡發現了從另一個內盤出現的第二個陰影，它向兩個外盤傾斜。 因此，系統看起來越來越複雜，至少有三個嵌套的磁盤相互之間略微傾斜。 這些圓盤是恆星周圍看不見的行星的代表。 如果沒有行星存在，每顆行星都在引力拉動恆星附近的物質，並扭曲原本完美平坦的薄餅狀圓盤。 這並不奇怪，因為我們太陽系中的行星的軌道平面彼此之間的傾斜度相差幾度。 TW Hydrae 為天文學家提供了一個旁觀者，讓他們了解我們的太陽系在其形成時期的樣子。
全文
在 2017年, 天文學家報告說，他們發現了一個陰影掃過圍繞著這顆紅矮星的巨大煎餅狀氣體和塵埃盤的表面。 陰影不是來自行星，而是來自相對於更大的外盤略微傾斜的內盤——導致它投下陰影。 一種解釋是，一顆看不見的行星的引力正在將塵埃和氣體拉入行星的傾斜軌道。
現在，第二個影子——玩躲貓貓遊戲——在哈勃存儲的觀測數據之間的短短幾年內出現了桅杆檔案. 這可能來自系統內部的另一個磁盤。 這兩個圓盤可能是一對正在建造中的行星的證據。
TW Hydrae 的年齡不到 1000 萬年，距離我們大約 200 光年。 在其初期，我們的太陽係可能類似於大約 46 億年前的 TW Hydrae 系統。 由於 TW Hydrae 系統幾乎與我們從地球上看到的角度面對面傾斜，因此它是獲得行星建築場靶心視圖的最佳目標。
第二個陰影是在 2021 年 6 月 6 日獲得的觀測中發現的，這是一項旨在追踪星周盤陰影的多年計劃的一部分。 馬里蘭州巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所歐洲航天局 AURA/STScI 的 John Debes 將 TW Hydrae 盤與幾年前哈勃望遠鏡的觀測結果進行了比較。
“我們發現影子做了一些完全不同的事情，”Debes 說，他是該研究的首席研究員和主要作者。 學習出版於天體物理學雜誌. “當我第一次查看數據時，我認為觀察出了問題，因為這不是我所期望的。起初我很困惑，我所有的合作者都是這樣的： 到底是怎麼回事？ 我們真的不得不撓頭，我們花了一段時間才真正想出一個解釋。”
該團隊想出的最佳解決方案是有兩個未對齊的磁盤投射陰影。 在之前的觀察中，他們靠得太近了，所以被錯過了。 隨著時間的推移，他們現在已經分開並分裂成兩個影子。 “我們以前從未在原行星盤上真正看到過這一點。它使系統比我們原先想像的要復雜得多，”他說。
最簡單的解釋是，未對準的圓盤很可能是由兩顆行星在略微不同的軌道平面上的引力引起的。 哈勃正在拼湊系統架構的整體視圖。
這些圓盤可能是圍繞恆星旋轉時相互重疊的行星的代表。 這有點像以略微不同的速度旋轉兩張乙烯基留聲機唱片。 有時標籤會匹配，但隨後一個標籤會領先於另一個標籤。
“這確實表明這兩顆行星必須彼此相當接近。如果其中一顆比另一顆移動得快得多，那麼在早期的觀測中就會注意到這一點。這就像兩輛彼此靠近的賽車，但其中一輛慢慢地超越並超越對方，”德比斯說。
疑似行星所在的區域大約是木星與太陽的距離。 而且，陰影大約每 15 年圍繞恆星旋轉一圈——在與恆星的那個距離處預期的軌道周期。
此外，這兩個內盤相對於外盤的平面傾斜大約五到七度。 這與我們太陽系內的軌道傾角範圍相當。 “這符合典型的太陽系風格建築，”Debes 說。
陰影落在的外盤可能延伸到我們太陽系柯伊伯帶半徑的幾倍。 這個更大的圓盤有一個奇怪的間隙，是冥王星與太陽平均距離的兩倍。 這可能是系統中存在第三顆行星的證據。
任何內行星都很難被發現，因為它們的光會在恆星的強光下消失。 此外，系統中的灰塵會使反射光變暗。 如果木星質量的行星拉動恆星，歐空局的蓋亞太空天文台或許能夠測量恆星的擺動，但鑑於軌道周期較長，這將需要數年時間。
TW Hydrae 數據來自哈勃太空望遠鏡成像光譜儀。 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的紅外視覺或許還能更詳細地顯示陰影。
Source: The NASAHubble Space Telescope