天文學家已經知道了類似像地球這樣的行星是怎麼誕生的。在太陽誕生後不久,一圈扁平的氣體塵埃盤仍環繞新生的太陽轉,這種盤稱為原行星盤,在它裡面,小塵粒、 雞蛋大的石頭、小岩石等,都會慢慢聚集在一起,很長時間以後,形成了類似像地球這樣的行星。

然而木星和土星這類巨大的行星又是如何誕生的呢?目前還不太清楚。這些「巨行星」主要是氣體組成的,有一種理論認為,巨行星的形成,分兩個階段,最早是冰粒開始互相聚集,形成了巨行星的核,到了比較晚期的時候,因為核的重力才讓附近氣體盤上的大量氣體黏在核上。但另一種理論說,巨行星形成是一次就完成的,是由於盤不穩定而被本身的重力壓縮造成的。(註:這個過程又稱為「塌縮」,因為受重力擠壓的關係,它的特徵的確既「塌」下去又「縮」小。)

在接下來所要介紹的這個案例中,研究團隊比較支持第二種理論,根據的是ALMA對一個新生恆星的觀測結果:在一個叫做「伊萊亞司2-27」(英文名為 Elias 2-27)的恆星附近,環繞著一個氣體塵埃盤,這個氣體塵埃盤的大小和太陽系裡的海王星公轉軌道差不多,在盤的更外圈,出現了一環空空的間隙,間隙可能意味著:那裏有個差不多已成形的行星。

就在這道空空間隙更外圈的地方,ALMA發現了兩個由塵埃所形成的旋臂形狀的結構,從恆星位置向外伸長了有100億公里遠。這兩個旋臂看起來還有點像草坪上的灑水器,一邊轉動,一邊把水朝外灑。

本來天文學家已經在一些原行星盤的表面上發現過旋臂這樣的特徵了。不過ALMA多了一些不一樣,因為它能深入到塵埃盤的中層,那裡才是行星形成的地方。現在我們知道了,原來旋臂結構在中層那邊也有。

旋臂也叫密度波。在塵埃盤上有些地方的物質密度比其他地方高很多,那意味著在物質密度高的那邊,有可能會發生重力不穩定。如果在盤的某些特別位置密度特別高的話,有可能會發生「塌縮」,然後,巨行星誕生。


 

發現了什麼?

「伊萊亞司 2-27」是個新生恆星,誕生時間並不超過數百萬年。它附近環繞著一圈厚而且質量大的原行星盤,所謂原行星盤是有可能誕生行星的地方。恆星伊萊亞司 2-27位在蛇夫座裡的一個恆星形成區,距離地球有450光年,因為最早提到這個恆星的那位天文學家的名字是伊萊亞司,所以恆星按天文學家的名字命名。

誰發現的?

用ALMA觀測「伊萊亞司 2-27」的計畫是由一大組國際天文學家團隊執行的,成員來自歐洲、美國和智利。團隊主持人是德國波昂馬克斯普朗克電波天文研究所的Laura Perez。這個新發現刊登在《科學》週刊上。