天文學家在行星形成盤中觀察到三個鐵環
歐洲南方天文臺(ESO)的天文鐵環甚大望遠鏡干涉儀(VLTI)發現了各種硅酸鹽化合物和潛在的鐵，這些物質在太陽系的學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）據馬克斯·普朗克學會：地球和太陽系的起源激勵著科學家和公眾。通過研究我們的觀察地球和太陽系中其他物體的現狀，研究人員繪制了一幅詳細的天文鐵環圖片，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家行星形成圓盤演變而來的情況。
隨著針對遙遠天體的盤中恒星和行星形成研究取得驚人進展，我們現在可以研究年輕恒星周圍的觀察環境條件，并將它們與早期太陽系的天文鐵環環境條件進行比較。利用歐洲南方天文臺(ESO)的學家行星形成甚大望遠鏡干涉儀(VLTI)，由匈牙利布達佩斯Konkoly天文臺的盤中約瑟夫·沃爾高領導的一個國際研究小組做到了這一點。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
羅伊·范·伯克勒說:“當研究塵埃在圓盤最內部區域的學家行星形成分布時，我們首次探測到一種復雜的盤中結構，其中塵埃在這樣的環境中堆積成三個同心環。”他是德國海德堡馬普天文研究所(MPIA)的科學家，也是發表在《天文學與天體物理學》雜志上的一篇基礎研究文章的合著者。
“該區域對應于太陽系中巖石行星形成的區域，”范·伯克勒補充道。與太陽系相比，HD 144432周圍的第一個環位于水星的軌道內，第二個環靠近火星的軌道。而且，第三環大致對應木星的軌道。
到目前為止，天文學家已經發現這種結構主要是在更大的尺度上，對應于土星圍繞太陽旋轉以外的領域。年輕恒星周圍圓盤中的環狀系統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雜環狀系統。它發生在一個富含塵埃的區域，塵埃是像地球一樣的巖石行星的組成部分。假設這些環表明在這些空隙中存在兩顆行星，天文學家估計它們的質量與木星大致相似。
條件可能與早期太陽系相似
天文學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于木星與太陽的距離。他們的發現對于研究地球和太陽系巖石行星的科學家來說非常熟悉: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，以及可能存在于水星和地核中的金屬鐵。如果得到證實，這項研究將是首次在行星形成盤中發現鐵。
“到目前為止，天文學家已經解釋了對碳和硅酸鹽塵埃混合物的塵埃盤的觀察，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，從化學的觀點來看，鐵和硅酸鹽的混合物對于熾熱的內盤區域來說似乎更合理。
事實上，當引入鐵而不是碳時，基礎研究文章的主要作者沃爾高應用于數據的化學模型產生了更好的擬合結果。
此外，在HD 144432磁盤中觀察到的灰塵溫度可高達1800開爾文(約。1500攝氏度)和300開爾文(大約。25攝氏度)更遠。在恒星附近的熱區，礦物質和鐵熔化并重新凝結，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氣體的形式存在。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。“我們認為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典型。”
干涉測量法解析微小的細節
正如VLTI所提供的那樣，檢索結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米望遠鏡結合起來，他們可以解析細節，就好像天文學家使用主鏡直徑為200米的望遠鏡一樣。沃爾高、范·伯克勒和他們的合作者使用三種儀器獲得了數據，實現了從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驗(MATISSE)這兩個裝置提供了重要的技術要素。馬蒂斯的主要目的之一是調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部區域，我們的目標是探索盤中包含的各種礦物質的來源——這些礦物質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合PI說。
然而，用我們習慣于從單個望遠鏡獲得的干涉儀來產生圖像并不簡單，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構的方法是將稀疏數據與潛在目標構型的模型進行比較。在HD 144432磁盤的情況下，三環結構最能代表數據。
富含鐵的結構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境中形成行星的例子。然而，天文學家們不會就此止步。
“我們仍然有一些有希望的候選人等待VLTI進行更仔細的研究，”van Boekel指出。在早期的觀察中，該團隊發現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結構和化學性質。最終，天文學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。
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