什麼是「原行星」?AB Aurigae b 為何讓科學家興奮不已?
天文學領域迎來一次震撼性的突破!國際研究團隊首次清晰捕捉到一顆仍在形成階段的原行星——AB Aurigae b,為人類理解行星如何誕生提供了前所未有的直接證據。這顆年齡僅約200萬年的「嬰兒行星」,正處於劇烈的成長期,科學家得以透過先進儀器,直接見證它如何從周圍的氣體與塵埃中「吸收養分」,一步步長成巨大的世界。
AB Aurigae b 位於距離地球約520光年外的恆星系統 AB Aurigae 中,其質量約為木星的四倍,軌道距離母恆星達93天文單位,相當於太陽與海王星距離的三倍。與大多數已知年輕行星不同,它尚未在原行星盤中清出一圈空隙,反而仍深埋在濃密的氣體與塵埃之中。這個特性成了科學家眼中的黃金觀測機會——因為它讓我們能直接「看見」行星正在如何成長,而不是只能事後推論。
如何「看到」一顆正在成長的行星?氫α輻射與反 P Cygni 輪廓的驚人發現
由日本天體生物學中心主導的國際研究團隊,利用位於智利的歐洲南方天文台超大望遠鏡(VLT)上的 MUSE 光譜儀,成功偵測到來自 AB Aurigae b 的氫α輻射。這種特殊的紅光來自氫原子在高溫下被激發的狀態,通常出現於氣體高速墜向天體的過程中。此次觀測到的訊號,代表這顆原行星正在快速吸積周圍物質。研究人員指出,這是目前僅有的第二顆以氫α光確認存在的原行星,更重要的是,他們首次在這類天體上清楚辨識出一種稱為「反 P Cygni 輪廓」的特殊光譜特徵。
什麼是「反 P Cygni 輪廓」?它為何如此關鍵?
「反 P Cygni 輪廓」是一種能揭示氣體運動方向的光譜型態。在這次觀測中,科學家發現部分氫α譜線呈現藍移,代表有氣體正以每秒約100公里的速度朝向地球移動;同時,另一部分譜線則呈現紅移,顯示有氣體以每秒約75公里的速度遠離地球。這兩種位移共同構成典型的「反 P Cygni 輪廓」,清楚顯示氣體正從各個方向內落至行星表面。
過去這種現象僅出現在正在快速吸積物質的年輕恆星上,如今竟在原行星上首次被捕捉到,意義非凡——它直接證明了這顆行星正在「進食」,正在長大。
挑戰傳統理論!AB Aurigae b 揭曉行星形成新途徑
這項發現也對長期主導的行星形成理論提出了重大挑戰。傳統認為,像木星與土星這樣的巨行星,是透過「核心吸積」模式逐步形成的:先由微小塵埃碰撞堆積成岩石核心,當核心質量足夠大時,才開始吸引大量氣體。
然而,AB Aurigae b 距離母恆星極遠,周圍物質密度極低,若依此模式,其核心成長將極其緩慢,難以在200萬年內形成如此巨大的行星。因此,科學家推測,它更可能源自於原行星盤中某個高密度區域因自身重力不穩定而直接坍縮,也就是所謂的「盤不穩定性」模型。這種方式可在短短數萬年內形成巨行星,無需漫長的核心成長期。
太陽系的木星也是這樣形成的嗎?
AB Aurigae b 的發現,不僅為行星多樣化的形成途徑提供了關鍵實證,也為我們重新思考太陽系的起源打開了新視野。木星與土星是否也曾經歷過類似快速坍縮的過程?太陽系早期的原行星盤是否也曾出現過重力不穩定的現象?這些問題都值得進一步探索。
技術突破推動天文學:MUSE 光譜儀如何揭開宇宙奧秘?
這項研究也展現了現代天文儀器的強大能力。MUSE 光譜儀的高靈敏度與空間解析力,使科學家得以從混亂的母星光芒中,分離出原行星的微弱訊號。未來,隨著詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)與歐洲極大望遠鏡(ELT)的投入運作,我們有望發現更多「正在出生」的行星,建立更完整的「行星成長時間軸」。
AB Aurigae b 的發現,對人類有何意義?
這顆仍在「吃奶」的行星,不只是天文學的一個新發現,更是我們通往宇宙生命起源之門的鑰匙。它告訴我們:
- 行星的形成,可能比我們想像的更快速、更戲劇化,也更普遍。
- 不同環境下,行星可能透過多種機制形成。
- 我們正處於一個能「直接觀測行星誕生」的黃金時代。
從 AB Aurigae b 身上,我們看到的不僅是一顆巨行星的誕生,更是宇宙自我創造的奇蹟瞬間。
未來展望:我們離「看見行星出生」還有多遠?
研究團隊預計:
- 持續監測 AB Aurigae b 的吸積速率與軌道演化。
- 搜尋其他年輕恆星系統中是否存在類似現象。
- 結合 AI 與大數據分析,預測行星形成的高機率區域。
🔭 宇宙的奧秘,正隨著每一道光譜線揭曉。
AB Aurigae b 不僅是一顆行星,它是一扇窗,讓我們窺見那些在遙遠星雲中,無數正默默成長的世界。下一顆「正在長大」的行星,也許就在不遠處的星光中,靜靜地吸納著宇宙的氣息,等待被發現的那一天。