歐洲南方天文臺(ESO)的天文鐵環(huán)甚大望遠(yuǎn)鏡干涉儀(VLTI)發(fā)現(xiàn)了各種硅酸鹽化合物和潛在的鐵，這些物質(zhì)在太陽系的學(xué)家行星形成巖石行星中也有大量存在。信用:uux.cn/詹利
（神秘的盤中地球uux.cn）據(jù)馬克斯·普朗克學(xué)會：地球和太陽系的起源激勵著科學(xué)家和公眾。通過研究我們的觀察地球和太陽系中其他物體的現(xiàn)狀，研究人員繪制了一幅詳細(xì)的天文鐵環(huán)圖片，展示了大約45億年前它們從嬰兒太陽周圍由塵埃和氣體組成的學(xué)家行星形成圓盤演變而來的情況。
隨著針對遙遠(yuǎn)天體的盤中恒星和行星形成研究取得驚人進(jìn)展，我們現(xiàn)在可以研究年輕恒星周圍的觀察環(huán)境條件，并將它們與早期太陽系的天文鐵環(huán)環(huán)境條件進(jìn)行比較。利用歐洲南方天文臺(ESO)的學(xué)家行星形成甚大望遠(yuǎn)鏡干涉儀(VLTI)，由匈牙利布達(dá)佩斯Konkoly天文臺的盤中約瑟夫·沃爾高領(lǐng)導(dǎo)的一個國際研究小組做到了這一點(diǎn)。他們觀察了年輕恒星HD 144432的觀察行星形成盤，距離我們大約500光年。天文鐵環(huán)
羅伊·范·伯克勒說:“當(dāng)研究塵埃在圓盤最內(nèi)部區(qū)域的學(xué)家行星形成分布時，我們首次探測到一種復(fù)雜的盤中結(jié)構(gòu)，其中塵埃在這樣的環(huán)境中堆積成三個同心環(huán)?！彼堑聡５卤ゑR普天文研究所(MPIA)的科學(xué)家，也是發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》雜志上的一篇基礎(chǔ)研究文章的合著者。
“該區(qū)域?qū)?yīng)于太陽系中巖石行星形成的區(qū)域，”范·伯克勒補(bǔ)充道。與太陽系相比，HD 144432周圍的第一個環(huán)位于水星的軌道內(nèi)，第二個環(huán)靠近火星的軌道。而且，第三環(huán)大致對應(yīng)木星的軌道。
到目前為止，天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)主要是在更大的尺度上，對應(yīng)于土星圍繞太陽旋轉(zhuǎn)以外的領(lǐng)域。年輕恒星周圍圓盤中的環(huán)狀系統(tǒng)通常指向在它們積累塵埃和氣體的過程中在空隙中形成的行星。
然而，HD 144432是第一個如此靠近其主星的復(fù)雜環(huán)狀系統(tǒng)。它發(fā)生在一個富含塵埃的區(qū)域，塵埃是像地球一樣的巖石行星的組成部分。假設(shè)這些環(huán)表明在這些空隙中存在兩顆行星，天文學(xué)家估計它們的質(zhì)量與木星大致相似。
條件可能與早期太陽系相似
天文學(xué)家確定了整個圓盤上的塵埃成分，其與中央恒星的距離相當(dāng)于木星與太陽的距離。他們的發(fā)現(xiàn)對于研究地球和太陽系巖石行星的科學(xué)家來說非常熟悉:地殼和地幔中存在的各種硅酸鹽(金屬硅氧化合物)和其他礦物質(zhì)，以及可能存在于水星和地核中的金屬鐵。如果得到證實(shí)，這項(xiàng)研究將是首次在行星形成盤中發(fā)現(xiàn)鐵。
“到目前為止，天文學(xué)家已經(jīng)解釋了對碳和硅酸鹽塵?；旌衔锏膲m埃盤的觀察，這種材料我們在宇宙中幾乎隨處可見，”范·伯克勒解釋道。然而，從化學(xué)的觀點(diǎn)來看，鐵和硅酸鹽的混合物對于熾熱的內(nèi)盤區(qū)域來說似乎更合理。
事實(shí)上，當(dāng)引入鐵而不是碳時，基礎(chǔ)研究文章的主要作者沃爾高應(yīng)用于數(shù)據(jù)的化學(xué)模型產(chǎn)生了更好的擬合結(jié)果。
此外，在HD 144432磁盤中觀察到的灰塵溫度可高達(dá)1800開爾文(約。1500攝氏度)和300開爾文(大約。25攝氏度)更遠(yuǎn)。在恒星附近的熱區(qū)，礦物質(zhì)和鐵熔化并重新凝結(jié)，通常形成晶體。
反過來，碳粒將無法在高溫下存活，而是以一氧化碳或二氧化碳?xì)怏w的形式存在。然而，碳可能仍然是冷外盤中固體顆粒的重要組成部分，這是本研究無法追蹤的。
富鐵貧碳的塵埃也非常適合太陽系的條件。水星和地球是富含鐵的行星，而地球含碳量相對較少?！拔覀冋J(rèn)為HD 144432盤可能與早期太陽系非常相似，早期太陽系為我們今天知道的巖石行星提供了大量的鐵，”范·伯克勒說。“我們的研究可能會成為另一個例子，表明我們太陽系的組成可能相當(dāng)?shù)湫?。?br>干涉測量法解析微小的細(xì)節(jié)
正如VLTI所提供的那樣，檢索結(jié)果只有在特別高分辨率的觀測下才有可能。通過將ESO帕拉納爾天文臺的四臺VLT 8.2米望遠(yuǎn)鏡結(jié)合起來，他們可以解析細(xì)節(jié)，就好像天文學(xué)家使用主鏡直徑為200米的望遠(yuǎn)鏡一樣。沃爾高、范·伯克勒和他們的合作者使用三種儀器獲得了數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了從1.6到13微米的寬波長覆蓋，代表紅外光。
MPIA為重力和多孔徑中紅外光譜實(shí)驗(yàn)(MATISSE)這兩個裝置提供了重要的技術(shù)要素。馬蒂斯的主要目的之一是調(diào)查年輕恒星周圍的巖石行星形成帶。“通過觀察恒星周圍原行星盤的內(nèi)部區(qū)域，我們的目標(biāo)是探索盤中包含的各種礦物質(zhì)的來源——這些礦物質(zhì)后來將形成像地球這樣的行星的固體成分，”MPIA主任兼馬蒂斯儀器的聯(lián)合PI說。
然而，用我們習(xí)慣于從單個望遠(yuǎn)鏡獲得的干涉儀來產(chǎn)生圖像并不簡單，而且非常耗時。更有效地利用寶貴的觀察時間來解讀物體結(jié)構(gòu)的方法是將稀疏數(shù)據(jù)與潛在目標(biāo)構(gòu)型的模型進(jìn)行比較。在HD 144432磁盤的情況下，三環(huán)結(jié)構(gòu)最能代表數(shù)據(jù)。
富含鐵的結(jié)構(gòu)行星形成盤有多普遍？
除了太陽系，HD 144432似乎提供了另一個在富含鐵的環(huán)境中形成行星的例子。然而，天文學(xué)家們不會就此止步。
“我們?nèi)匀挥幸恍┯邢Ｍ暮蜻x人等待VLTI進(jìn)行更仔細(xì)的研究，”van Boekel指出。在早期的觀察中，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了年輕恒星周圍的許多圓盤，這些圓盤表明了值得重新考察的配置。然而，他們將使用最新的VLTI儀器揭示它們的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)。最終，天文學(xué)家可能會弄清楚行星是否通常形成于靠近其母恒星的富含鐵的塵埃盤中。