第202章 詹姆斯·韦伯望远镜正在观察两颗外行星的诞生
詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）瞄准附近的恒星PDS 70，正在以渐近的细节观察新生行星在我们眼前形成。
行星诞生于年轻恒星周围的气体和尘埃旋转盘中。天文学家对行星形成过程非常感兴趣，了解这一过程是詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的主要科学目标之一。PDS 70是一颗附近的恒星，其盘中形成了两颗新生行星，这是天文学家直接成像的极少数系外行星中的两颗。
研究人员开发了一种新的创新方法来使用 JWST观测 PDS 70，并揭示了有关该系统的更多细节，包括可能存在第三颗行星。
PDS 70是一颗距离约 370光年的橙矮星，拥有两颗年轻的、不断增长的行星：PDS 70b和 PDS 70c。欧洲南方天文台的甚大望远镜（VLT）直接对这两颗行星进行了成像，而 PDS 70b是有史以来第一颗直接成像的原行星。VLT在 2018年凭借其开创性的 SPHERE仪器完成了这一壮举。
SPHERE观测以及其他观测使天文学家能够更详细地了解行星的大气、质量和温度。
现在，JWST再次审视了这两颗年轻的行星。结果发表在《天文学杂志》（The Astronomical Journal）上的一篇新论文中。它的标题是“詹姆斯韦伯干涉仪：4.8 um下 PDS 70 b和 c的天基干涉检测”，主要作者是 Dori Blakely。Blakely是加拿大不列颠哥伦比亚省维多利亚大学物理学和天文学专业的研究生。
JWST的近红外成像仪和狭缝光谱仪（NIRISS）具有称为孔径遮蔽干涉仪（AMI）的功能，使其能够用作干涉仪。它使用一个特殊的面罩，在望远镜的主镜上有小孔。它创建的干涉图具有更高的分辨率，因为望远镜的有效尺寸变得更大。
作者写道：“在这项工作中，我们展示了使用 NIRISS F480M滤光片对 PDS 70的詹姆斯韦伯干涉仪观测，这是该系统的首次天基干涉观测。他们发现了 PDS 70 b和 c周围物质的证据，这加强了行星仍在形成的观点。
“这就像看到我们太阳系的全家福，当时它还是个蹒跚学步的孩子。想想我们可以从一个系统中学到多少东西，真是不可思议，“主要作者 Blakely在一份新闻稿中说。
这是来自先前研究的 ALMA天文台毫米波无线电信号的彩色增强图像。它显示了 PDS 70恒星和两颗系外行星。（图片来源：A. Isella， ALMA（ESO/NAOJ/NRAO））
以前对 PDS 70行星的观测是在较短的波长下进行的，这最好地用低质量恒星和褐矮星的模型来解释。但 JWST以更长的波长观测它们，这是有史以来观测到它们的最长波长。这些观测检测到的光比以前的观测更多，而低质量/褐矮星模型无法解释光。
JWST观测表明两颗行星周围都存在温暖的物质，这被解释为物质从行星盘中吸积。作者写道：“我们对 PDS 70 b和 c的光度测量通过将光谱能量分布模型拟合到这些新测量值和文献中发现的测量值，为中红外行星盘发射提供了初步证据。
这张来自研究的图像显示了 PDS 70及其两颗带有行星盘的行星。这些圆盘表明，这些行星仍在通过从圆盘中积累物质（可能是气体）来增长。较大的橙色特征是围绕恒星和行星的较大盘的一部分。
结果表明，PDS 70及其行星正在争夺变大所需的相同材料。这颗恒星是一颗 T-Tauri恒星，只有大约 540万年的历史。它不会再过数千万年才能到达主层序，并且仍在积极地吸积物质。
“这些观测为我们提供了一个难得的机会来见证行星的形成，”赫茨伯格天文学和天体物理学研究中心的合著者道格·约翰斯通（Doug Johnstone）说。“在吸积物质的行为中看到行星有助于我们回答关于行星系统如何形成和演化的长期问题。这就像看着一个太阳系在我们眼前建造。
这项新研究还提供了额外的证据，支持围绕恒星的第三颗行星，推定命名为 PDS 70d。
2024年的一篇论文暗示了第三颗行星的存在。然而，存在很多不确定性。该论文的作者写道，他们可能发现了另一颗系外行星，但它也可能是一个尘埃团或内部物质螺旋。“因此，d的后续研究特别令人兴奋，”作者写道。
这张来自研究的图像显示了 PDS 70和两颗行星。图像的右侧是较大的星际盘的一部分。此图像将增加的排放显示为一个明亮的三角形。目前的观测无法辨别这是盘状特征、气体的螺旋状或团块状结构、PDS 70 b和 c之间的气流，还是像以前的研究所表明的那样是另一颗行星。（图片来源：Blakely等人，2024年，CC BY 4.0)
虽然这项新研究不仅仅是对潜在系外行星的后续研究，但它限制了该天体的一些特性，无论它可能是什么。
如果有第三颗行星，它与其他两颗行星有很大的不同。“…如果先前观察到的较短波长发射是由行星引起的，那么这颗推定的行星具有与 PDS 70 b或 c不同的大气成分，“作者解释说。
“需要进行后续观测以确定这种排放的性质。”
本文的原始版本发表在 Universe Today上。