天文學家發現74顆恆星周圍的系外彗星帶

作為「阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（ALMA）與次毫米波陣列（SMA）對鄰近恆星的解析觀測（REASONS）」調查的一部分，天文學家已對74個行星系統中的星子帶進行了成像。

這組圖庫包含了74張不同恆星系統的圖像，這些恆星系統都擁有系外彗星帶，圖像是利用次毫米波陣列（SMA）和阿塔卡瑪大型毫米／次毫米波陣列（ALMA）電波望遠鏡設施拍攝的。圖片來源：盧卡·馬特拉（Luca Matrà）。

為了尋找太陽系外彗星的證據，天文學家借助了兩個能夠探測特定波段電波的設施：次毫米波陣列（SMA）和阿塔卡瑪大型毫米／次毫米波陣列（ALMA）。由於這些星帶中塵埃和岩石的大小，這種類型的光線在發現和成像這些結構方面特別有效。

研究中的恆星年齡跨度很大，從非常年輕的恆星到像太陽這樣的中年恆星都有。

都柏林三一學院的天文學家盧卡·馬特拉及其同事表示：「SMA和ALMA聯合開展的名為REASONS的計劃，在系外彗星帶的研究中標誌著一個重要的里程碑，因為其圖像和後續分析揭示了卵石和系外彗星的位置。」

「在這些區域，溫度極低（攝氏零下250度至零下150度），包括水在內的大多數化合物在這些系外彗星上都以冰的形式存在。」

馬特拉博士說：「系外彗星是由岩石和冰組成的巨石，至少有一公里大小，它們在這些星帶中相互碰撞，產生了我們用ALMA和SMA望遠鏡陣列觀測到的卵石。」

「至少20%的行星系統中存在系外彗星帶，我們的太陽系就是其中之一。」

「柯伊伯帶就是我們太陽系中彗星帶的一個例子。它位於冥王星軌道之外很遠的地方，一些科學家認為，柯伊伯帶是太陽系內部（地球所在的區域）水的來源，這些水是數十億年前通過彗星帶來的。」

新圖像顯示出這些星帶的結構具有顯著的多樣性。有些是狹窄的環，而另一些則更寬，更像是盤狀而非帶狀。此外，在74個系外彗星系統中，有些有多個環或盤，其中一些是偏心的，也就是說軌道不是圓形，更像是橢圓形。這表明可能存在尚未被探測到的行星或衛星，它們的引力影響了這些系統中卵石的分佈。」

哈佛 - 史密森天體物理中心的天體物理學家大衛·威爾納博士表示：「像這項研究中使用的ALMA和SMA這樣的望遠鏡陣列，是非常出色的工具，它們不斷地讓我們對宇宙及其運作方式有了令人驚嘆的新認識。」

「REASONS調查需要大量的社群努力，並具有極高的遺產價值，為未來的研究提供了多種潛在途徑。」

「REASONS有關星帶和行星系統特性的數據集，將有助於研究這些星帶的形成和演化，以及通過從美國國家航空暨太空總署（NASA）／歐洲太空總署（ESA）／加拿大太空局（CSA）的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡，到下一代極大望遠鏡，再到未來ALMA進一步細化這些星帶細節的計劃等各種波長範圍的後續觀測。」

一篇描述這些研究結果的論文已發表在《天文學與天體物理學》期刊上。

L. Matrà等人，2025年，「阿塔卡瑪大型毫米及次毫米波陣列（ALMA）與次毫米波陣列（SMA）對鄰近恆星的解析觀測（REASONS）：74個在毫米波波段解析的星子帶群體」，《天文學與天體物理學》693卷，A151；doi: 10.1051/0004 - 6361/202451397