Elias 2-24 b係一粒剛剛「出世」冇幾耐嘅巨行星:年齡不足100萬年、約木星大小或木星質量,距離地球約450光年。最矚目嘅地方唔止係佢打破最年輕已確認系外行星紀錄,而係佢至今仍身處環繞幼年母星嘅氣體與塵埃盤之中,並且持續吸積物質。換言之,天文學家見到嘅,係行星形成過程中極早期嘅現場。
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呢粒行星喺邊?正正坐喺星盤嘅「缺口」入面
Elias 2-24 b同母星相距約55個天文單位(AU);1 AU即地球到太陽嘅平均距離,所以佢相當於地球—太陽距離嘅55倍。佢位於原行星盤一條顯眼缺口內。早期按候選天體亮度推算,質量估計範圍相當闊,約為0.5至5個木星質量;當中會受行星周圍可能存在嘅「環行星盤」貢獻幾多光度影響。
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原行星盤係年輕恆星外圍嘅氣體塵埃結構,亦係行星建造材料嘅來源。盤內出現空隙未必必然代表有行星,但而家喺缺口中確認到一粒巨行星,就為「點解呢度會被清出或形成特定結構」提供咗直接而有力嘅解釋。今次研究結合咗W. M. Keck天文台、阿塔卡馬大型毫米/次毫米波陣列(ALMA)同歐洲南方天文台甚大望遠鏡(VLT)嘅觀測。
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2018、2020年嘅Keck舊影像,點樣變成確認證據?
確認關鍵嚟自重新分析NASA資助保存嘅Keck存檔觀測。研究人員翻查七粒年輕恆星嘅舊資料,呢批觀測用咗Keck嘅日冕儀(coronagraph)。日冕儀可以遮減母星極強嘅光芒,令附近本來被眩光淹沒嘅微弱天體較容易現身。
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Elias 2-24嘅相關影像攝於2018年同2020年。跨越兩個觀測時段嘅資料,令團隊可以檢驗點狀光源嘅移動情況:佢係咪真係同呢個系統一齊運動,而唔係一次性儀器假訊號,又或者喺遠方剛好對準視線嘅背景天體。結果顯示,資料建立咗該天體嘅運動證據,並確認佢係行星。
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呢個發現亦提醒人,天文台資料庫唔係「過咗期」就冇用。隨住分析方法提升,以及有更多望遠鏡觀測可以互相印證,多年前拍落嘅數據一樣可以成為新發現嘅決定性線索。
點解「未夠100萬年」咁重要?
絕大部分已確認系外行星,都係喺誕生佢哋嘅星盤消散之後先被觀測到;Elias 2-24 b則仍然浸喺形成材料之中。科學家因此可直接比較行星本身同周邊星盤缺口、物質分布之間嘅關係,觀察一粒巨行星成長時到底點樣塑造環境。
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佢嘅年齡先係真正震撼之處。NASA指出,Elias 2-24 b不足100萬歲;此前最年輕嘅紀錄保持者估計約有500萬歲。
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10 一粒木星級行星喺系統咁早期已經出現,令巨行星需要幾耐形成呢個問題變得更尖銳。
不過,今次觀測本身未能判定佢究竟經邊一種機制形成。佢提供嘅係一個嚴格現實考驗:任何能解釋巨行星形成嘅理論,都要能夠說明,點解一粒咁大質量嘅行星可以喺不足100萬年內已經存在。
Roman太空望遠鏡可以補上乜嘢?
NASA嘅Nancy Grace Roman太空望遠鏡將系外行星列為主要科學方向之一。佢會用廣域儀器(Wide Field Instrument)進行大範圍巡天,亦會以日冕儀儀器(Coronagraph Instrument)進行技術示範觀測。
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Roman唔會令Elias 2-24 b本身冇咁罕見,但佢嘅大範圍觀測同高對比度成像能力,有望幫天文學家建立更多同類系統嘅樣本。若然可以搵到並量度更多仍貼近原行星盤、位於盤缺口附近嘅幼年行星,研究人員就可以橫向比較佢哋嘅位置、質量、星盤結構同演化階段。
目前而言,Elias 2-24 b提供咗一幅特別清晰嘅「行星嬰兒相」:一個仍在吸收星盤物質嘅巨型世界,部分靠住早已封存嘅觀測資料,終於獲得確認。
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