行星誕生之地:原行星盤比我們想像的更小!
過去十年間,天文學家觀測到數百個正在形成系外行星的原行星盤,這個過程可能長達一千萬年甚至更久。通常這些盤面被認為相當龐大,範圍甚至超過海王星的軌道。但荷蘭萊頓天文臺的最新研究卻顛覆了這個認知——原來更小的盤面可能才是宇宙中的主流。
研究團隊分析73個原行星盤後發現,其中三分之二的半徑平均僅有6個天文單位(1AU為地球到太陽的距離)。相較之下,木星軌道約5.2AU,土星則約10AU。最迷你的盤面甚至只有0.6AU,比地球到太陽的距離還近。更驚人的是,這些小盤面大多沒有過去常見的間隙結構,而這些間隙被認為是氣態巨行星形成的區域。
「這徹底改變了我們對『典型』原行星盤的認知,」論文作者、博士生歐斯馬·格拉-阿爾瓦拉多指出:「只有最明亮、最容易觀測的盤面會顯示大尺度間隙,實際上沒有這類次結構的緻密盤面反而更普遍。」
這些迷你盤面主要環繞在質量僅有太陽10%至50%的低質量恆星周圍,而這類恆星正是宇宙中最常見的。這項發現或許能解釋最普遍的行星是如何形成的。研究員瑪麗安娜·桑切斯補充:「緻密盤面可能具備形成超級地球的理想條件,因為多數塵埃都集中在恆星附近——這正是超級地球常見的位置。」
值得注意的是,我們的太陽系並沒有超級地球(質量介於地球與冰巨星之間的行星)。研究團隊推測,太陽系當初可能擁有較大的原行星盤,這能形成氣態巨行星,但缺乏靠近恆星的緻密塵埃帶,因此未能孕育超級地球。
「多數小盤面沒有間隙,意味著多數恆星周圍不會形成巨行星,」萊頓天文臺助理教授尼恩克·範德馬雷爾解釋:「這與我們在成熟恆星周圍觀測到的系外行星族群一致。這些發現直接連結了盤面族群與系外行星族群。」
範德馬雷爾坦言:「研究顯示我們長期以來對典型盤面的認知都是錯誤的。顯然我們過度關注最明亮、最大的盤面。現在終於能全面掌握各種尺寸的盤面了。」這項突破性研究已獲《天文與天體物理學》期刊接受,並可在arXiv預印本平臺查閱。