茫茫宇宙之中,栖息着一颗颗年轻的恒星。围绕着它们的,是由气体和尘埃组成的星周盘。这里是行星的诞生之地,因此又被称为原行星盘。在太阳系内,行星几乎在同一个平面上围绕太阳运行。不过,大多数类太阳恒星的情况却不太一样,它们在形成之初并非“孤身一人”,而是多颗恒星彼此作伴。对于这种多恒星系统,行星的轨道平面常常不与恒星的轨道平面重合。这种歪斜错位的轨道还需追溯到行星的诞生,而原行星盘便是其中的关键。
因此,通过研究多恒星系统的畸形的星周盘,我们能更好地理解这些行星是如何形成的。
近期,两个独立的天文学家团队将阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵阵(ALMA)对准了猎户GW。这是一个年轻的等级三星系统,或称三合星,由三颗恒星组成。内层恒星猎户GW型A星和B星相距1个日地距离彼此绕行,第三颗恒星猎户GW型C星则绕着它的两个同伴,在大约8倍日地距离外运行。
第一支团队由加拿大维多利亚大学开展,其研究结果发表于今年5月的《天体物理学杂志快报》。2017年,研究团队通过ALMA首次观察到猎户GW尘环的错位现象。他们最初对此也很是惊讶,但是ALMA在星周盘气体中同样观测到了扭曲图案,证实尘环奇特的变形确实存在。研究团队首次在猎户GW的原行星盘中发现了三个尘环,它们分别距中心约46、188和338倍日地距离。
据估计,其中尘埃的质量分别相当于74个、168个和245个地球的质量。其中,最外层环是目前在所有原行星盘中观测到的最大的尘环。
开展另一项研究的是英国埃克塞特大学的团队,他们将ALMA和欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)同时指向了猎户GW,其研究结果发表在近期的杂志上。研究团队在不重合环的内边缘检测到了温热气体,以及从盘扭曲表面散射出的光。此外,他们还观测到了内环在原行星盘外围投下的阴影。有了ALMA的帮助,天文学家便能够测量出这一阴影的精确形状,进而重建错位环和扭曲盘表面的3维定向。
为了探究导致内环错位的可能因素,两个团队都进行了计算机模拟,但提出了两种不同的解释。英国团队将这种观测到的错位与“盘撕裂效应”联系起来。理论模型预测,如果原行星盘与恒星的轨道平面不重合,那么盘就会在恒星引力的作用下扭曲变形,破裂成进动环,这种现象就是盘撕裂。他们的模拟表明,三颗恒星不重合的轨道可能导致其星周盘破裂成不同的环。加拿大团队则认为,仅来自三颗恒星的引力不足以解释所观察到的错位现象。
而如果尘环之间存在一颗行星,就可以解释为何原行星盘会被撕裂——这颗行星可能在内环和外环当前的位置形成了一个尘埃环缝,从而使盘破裂。
英国团队也推测猎户GW中至少存在着一颗行星。毕竟,内环含有的大量尘埃足以形成30个地球,形成一颗行星绰绰有余。如果未来的研究发现了这颗奇异的行星,无论它是已经存在,还是仍在形成之中,它都会是观测记录中第一颗围绕三星系统运转的行星,而且还拥有一个非同寻常的轨道。它注定不凡。