LkCa15是一颗年轻的恒星,周围有一个过渡盘,一个宇宙旋转的苦行者,一个行星的诞生地,地球和它之间有450光年。
尽管LkCa15星盘与地球的距离相当远,而且它的大气是气态的,充满灰尘,亚利桑那大学的研究人员还是捕捉到了第一张正在形成的行星的照片,这颗行星位于LkCa15星盘的缝隙中。
在大约2000颗已知的系外行星中,围绕太阳以外的恒星运行的行星,只有大约10颗被拍摄了下来,而且是在它们形成很久之后,而不是在它们形成的时候。
“这是我们第一次拍摄到一个我们可以说仍在形成中的行星,”亚利桑那大学的研究生斯蒂芬妮·塞勒姆(Stephanie salum)说。她和凯特·福莱特(Kate Follette)领导了这项研究,她曾是亚利桑那大学的研究生,现在在斯坦福大学做博士后工作。
弗利特说:“以前没有人成功地、明确地探测到正在形成的行星。”“一直以来都有其他的解释,但在这个案例中,我们已经拍下了直接的照片,这一点很难反驳。”
原行星盘是利用恒星形成时留下的碎片在年轻恒星周围形成的。人们怀疑行星是在圆盘内部形成的,当这些物质落在行星上时,它们并没有停留在圆盘上或落在恒星上,而是把灰尘和碎片扫了出去。然后行星可以居住的空隙就会被清除。
研究人员的新观察结果支持了这一观点。
Follette说:“我们选择这个系统的原因是,它是围绕一颗非常年轻的恒星建立的,这颗恒星在形成过程中留下了物质。”“它就像一个大甜甜圈。这个系统很特别,因为它是少数几个圆盘中的一个,其中有一个太阳系统大小的缺口。而造成这种差距的方法之一就是在那里形成行星。”
萨勒姆说,研究人员现在才能够对距离较近、比附近恒星昏暗得多的物体成像。她说:“这是因为亚利桑那大学的研究人员开发了仪器和技术,使这种困难的观察成为可能。”
这些仪器包括位于亚利桑那州格雷厄姆山的大型双筒望远镜(LBT),世界上最大的望远镜,以及位于智利的UA的麦哲伦望远镜及其自适应光学系统(MagAO)。
在很大程度上,由于大气湍流和冷热空气的混合,很难捕捉到遥远物体的清晰图像。
“当你透过地球大气层观察时,你看到的是冷热空气以湍流的方式混合,使恒星闪烁,”亚利桑那大学天文学教授、Follette的研究生导师莱尔德·克洛斯(Laird Close)说。
“对于一个大望远镜来说,这是一件相当戏剧化的事情。你看到的是一个看起来很可怕的图像,但这与城市的灯光和星星闪烁是相同的现象。”
亚利桑那大学的天文学教授、萨勒姆的研究生导师乔希·艾斯纳(Josh Eisner)表示,大型望远镜“总是会遇到这种情况。”但是通过使用LBT自适应光学系统和一种新的成像技术,他和Sallum成功地获得了LkCa15最清晰的红外图像。
同时,Close和Follette利用麦哲伦的自适应光学系统MagAO独立地证实了Eisner和Sallum的行星发现。也就是说,利用MagAO在可见波长工作的独特能力,他们捕捉到了行星的“氢阿尔法”光谱指纹,这是LkCa 15及其行星在成长过程中发出的特定波长的光。“MagAO”的首席研究员克洛斯说,事实上,几乎所有的年轻恒星都是通过它们的氢阿尔法光识别出来的。
当宇宙物体形成时,它们会变得非常热,克洛斯说。因为它们是由氢形成的,所以这些物体都发出暗红色的光,天文学家称之为H-alpha,一种特定波长的光。他说:“这就像一个霓虹灯,当氖气体被激活时,它就会发光。”
Follette说:“这一单一的暗色红光是行星和恒星在经历相同的成长过程时发出的。”“我们能够将这颗微弱的行星的光线与那颗明亮得多的恒星的光线分开,看到它们都在成长,并在这非常明显的红色阴影中发光。”
一种如此独特的颜色,克洛斯说,这证明了一颗行星正在形成,这是以前从未见过的。
“这样的结果只有成为可能的应用程序很多非常先进的成像新技术业务明星,”悉尼大学的Peter Tuthill教授说,这项研究的合著者之一,“真的很高兴看到他们产生这种令人印象深刻的结果。”