见证了一个星球的形成:哈勃看着巨大的外延的发展方式

系外行星PDS 70b插图

这种新形成的Exoplanet PDS 70B的说明显示了材料如何落在巨大的世界上,因为它建立了群众。通过采用哈勃的紫外线(UV)敏感性,研究人员在落在地球上的极热气体上获得了独特的辐射,使它们首次直接测量行星的质量增长率。行星PDS 70B通过其自身的气体和灰尘盘环绕,该气体盘具有来自该太阳系中的虹吸材料的虹吸材料。研究人员假设磁场线从其环形盘向下延伸到外部的气氛,并将材料漏斗到行星表面上。该图示出了一种可能的磁体吸收配置,但磁场的详细几何形状需要将来的工作探讨。偏远世界已经批量占大约五百万年的木星的五倍,但预计将在其形成过程的尾端结束。PDS 70B轨道橙色矮星PDS 70从星座中的地球上大约370光年。信用:美国宇航局,esa,stsci,约瑟夫olmsted(stsci)

EXOPLANET PDS 70B正在吞噬气体和灰尘,因为它继续构建质量。

你是否曾在烘焙时把厨房弄得一团糟?有时它看起来像面粉漂浮在空中,但一旦你加了大量的水并形成面团,面包就会变得更像一个球。类似的过程也发生在遥远的太阳系PDS 70中,只不过面粉和水被换成了气体和尘埃。以行星PDS 70b为例,随着这个遥远的星球数百万年的质量积累,气体和尘埃正在慢慢地被吸进来。

利用哈勃望远镜,研究人员首次直接测量了PDS 70b的质量增长率,他们利用了该天文台独特的紫外线敏感度,捕捉到了落到这颗行星上的极热气体的辐射。巨大的,木星大小的地球轨道,大约和天王星来自太阳——尽管它在太阳系中移动时,要艰难地穿过一团气体和尘埃。这颗行星大约在500万年前开始形成,可能处于其形成过程的最后阶段。研究人员的发现开辟了一种研究行星形成的新途径,可以帮助其他天文学家寻求更多关于遥远太阳系中巨大行星是如何生长的信息。

PDS 70周围的原始磁盘

2018年,欧洲南方天文台的甚大望远镜捕捉到了第一张围绕一颗矮星形成的行星PDS 70b的清晰图像。这颗行星在图像中心的右侧显得格外明亮,因为日冕仪遮罩遮挡了中央恒星的光线。资料来源:ESO, VLT, André B. Müller (ESO)

美国宇航局哈勃太空望远镜这是一颗木星大小、仍在形成的行星,它依赖于一颗年轻恒星周围的物质。

德克萨斯大学奥斯汀分校的布伦丹·鲍勒说:“我们对巨型行星是如何成长的知之甚少。”“这个行星系统让我们第一次有机会看到物质落在行星上。我们的研究结果为这项研究开辟了一个新领域。”

虽然到目前为止已经有超过4000颗系外行星被编目,但只有大约15颗由望远镜直接拍摄到图像。行星是如此遥远,小,它们只是最好的照片。该团队使用Hubble直接形象的新技术这一行星进一步铺平了新的路线外产研究,特别是在行星的形成阶段。

这颗巨大的系外行星被命名为PDS 70b,它围绕着橙色矮星PDS 70运行。人们已经知道,PDS 70在环绕恒星的巨大尘埃和气体盘中有两颗正在形成的行星。该星系位于半人马座,距离地球370光年。

“这个系统是如此令人兴奋,因为我们可以见证一个星球的形成,”德克萨斯大学奥斯汀的伊万周表示。“这是最年轻的真正的星球哈布尔直接成像。”在年轻的500万年,这个星球仍在收集物质和建设质量。

哈勃的紫外线(UV)敏感性提供了从落在地球上的极热气体的独特外观。“哈勃的观察允许我们估计地球越来越多的群众,”加州。

PDS 70哈勃图像

哈勃望远镜的观测精确定位了行星PDS 70b。哈勃相机上的日冕仪挡住了中心恒星的耀眼光芒,从而可以直接观察到这颗行星。虽然到目前为止已经有超过4000颗系外行星被编目,但只有大约15颗由望远镜直接拍摄到图像。该团队利用哈勃直接拍摄这颗行星的新技术为进一步的系外行星研究铺平了新道路,特别是在行星的形成时期。信用:约瑟夫Depasquale(STSCI)

紫外线观测增加了对这颗行星的研究主体,使该小组首次能够直接测量这颗行星的质量增长率。在大约500万年的时间里,这颗遥远的行星的质量已经达到了木星的5倍。目前测量到的吸积速率已经减小到这样的程度:如果这个速率再保持100万年不变,这颗行星的质量只会增加大约木星质量的百分之一。

周和鲍勒强调,这些观测结果只是一个及时的快照——需要更多的数据来确定行星质量增加的速率是增加还是减少。“我们的测量表明,这颗行星正处于其形成过程的最后阶段。”

年轻的pds70系统充满了原始的气体和尘埃盘,为整个系统内行星的成长提供燃料。行星PDS 70b被它自己的气体和尘埃盘所包围,它从更大的环绕星盘中吸取物质。研究人员假设磁场线从其环形盘向下延伸到外部的气氛,并将材料漏斗到行星表面上。

周解释说:“如果这种物质沿着圆盘上的柱状物进入地球,就会造成局部热点。”“这些热点的温度可能至少是地球温度的10倍。”人们发现这些热斑在紫外线下会发出强烈的光。

PDS 70罗盘图像

PDS 70罗盘图像。信用:约瑟夫Depasquale(STSCI)

这些观察为46亿年前在太阳周围形成气态巨行星提供了见解。木星可能是在周围的陨落物质盘上膨胀起来的。它的主要卫星也可能是由盘中的残留物形成的。

对球队的挑战克服了父母明星的眩光。PDS 70B轨道与天王星大致相同的距离来自太阳,但其明星比UV波长的行星更亮3000倍。正如周周的那样,他非常小心地去除明星的眩光,以留下地球发出的光线。在这样做时,他提高了一个星球在哈勃观察中的星际明星的限制的限制。

“发射31年后,我们仍在寻找使用哈勃望远镜的新方法,”鲍勒补充说。“一帆的观测策略和后处理技术将为哈勃重复研究类似系统甚至相同系统打开新的窗口。随着未来的观察,我们可能会发现大部分气体和尘埃何时会落在它们的行星上,以及是否以恒定的速率落在上面。”

研究人员的研究结果发表于2021年4月天文杂志

参考文献:周一凡,Brendan P. Bowler, Kevin R. Wagner, Glenn Schneider, Dániel Apai, Adam L. Kraus, Laird M. Close, Gregory J. Herczeg和Min Fang, 2021年4月29日,“哈勃空间望远镜UV和Hα测量年轻巨行星PDS 70 b的吸胀过剩辐射”,天文杂志
1538 - 3881 . DOI: 10.3847 / / abeb7a

哈勃太空望远镜是NASA和ESA(欧洲航天局)之间的国际合作项目。美国宇航局的戈德轿车太空飞行中心在马里兰州格林贝尔特,管理望远镜。马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所(STSCI)进行哈勃科学运营。STSCI由大学协会进行NASA,以便在华盛顿州的天文学研究。

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