Listening Practice: The Youngest Planet Ever Found

Listening Practice: The Youngest Planet Ever Found

For about ten years, astronomers have been arguing about one small point of light inside the dust around a young star. This week, they confirmed what it is.

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夜里的望远镜照片上,一个年轻恒星周围的尘埃盘里有一道空的缝,缝里藏着一个亮点。天文学家为这个亮点争了大约十年,本周终于给它定了性:那是一颗行星,而且是目前已知最年轻的一颗。1
这颗行星叫 Elias 2-24 b,它的恒星离地球大约 450 光年——光年是天文学里的距离单位,指光在一年里走过的距离,所以我们现在看到的其实是它 450 年前发出的光。行星本身大约和木星一样重,还泡在出生时的那片气体和尘埃里,不断有物质落到它身上。
恒星诞生在气体和尘埃云里,剩下的材料会摊成一个扁平的、旋转的盘,行星就在盘里长大,一边吸收周围物质,一边在盘里清出一条空的路径。也正因为如此,新生行星很难被看见:尘埃挡住它们,又在它们所在的位置留下一道缝。我们已经确认的约 6000 颗系外行星里,绝大多数是靠凌日发现的——行星从恒星前面经过,让星光短暂变暗。这种方法只对靠恒星近、又不埋在尘埃里的行星有效,所以此前已知最年轻的几颗行星,年龄都超过 500 万年。1
Elias 2-24 b 的线索来自大约十年前的观测:智利的 ALMA 射电望远镜拍下这颗恒星周围的尘埃,看到盘里有一道清楚的空隙;欧洲南方天文台的甚大望远镜随后在空隙里拍到一个微弱亮点。这个亮点让天文模型很为难——模型认为,像木星这么重的行星,在木星那样的距离上大约要 500 万年才能长成,而它离恒星的距离是地球到太阳距离的 55 倍,按理说太早、也太远。所以它到底是不是行星,一直有争论。
这次,智利迭戈波塔莱斯大学的博士生 Andrea Bernardi 带队的团队翻回旧档案:他们检索夏威夷凯克天文台保存的观测记录,在 2018 年和 2020 年的图像里重新找到了同一个亮点,把几批图像对齐、追踪它在不同时间点的位置变化。行星绕恒星走,相机的成像缺陷会停在原处,远处的背景恒星漂移方式又是另一种,而这个亮点的移动方式符合行星。研究由此确认 Elias 2-24 b 是一颗行星,成果于 9 月 16 日发表在 The Astrophysical Journal Letters 上,论文题为 Searching for Embedded Protoplanets with the Keck/NIRC2 Vortex Coronagraph2
参与研究的智利学者 Lucas Cieza 说,此前的"最年轻行星"纪录保持者就已经让行星形成模型很吃力,Elias 2-24 b 说明最好的模型仍然漏掉了一些重要过程。他还有一个更朴素的解释:银河系一直在制造恒星和行星,形成过程的每个阶段都应该能在某处被看到,问题出在望远镜这边——"我们现在对这类婴儿行星基本上是盲的"。1

关键词

  • exoplanet:系外行星,太阳系以外的行星
  • orbit:绕行、轨道;行星绕恒星运行
  • disk:盘,这里指恒星周围的气体尘埃盘
  • gap:空隙、缝隙;carve out a gap 是在盘里清出一道缝
  • dust:尘埃
  • faint:微弱的;a faint point of light 是一个微弱的亮点
  • archive:档案,指天文台保存下来的历史观测数据
  • coronagraph:日冕仪,挡住恒星强光、好让旁边暗弱天体显出来的装置
  • light-year:光年,距离单位,不是时间单位
  • confirm:确认

长难句抓主干

Models say a planet as heavy as Jupiter needs about five million years to grow at Jupiter's distance from the Sun.
主干是 Models say ... needs about five million years to grow,意思是"模型认为,这样一颗行星大约要五百万年才能长成"。as heavy as Jupiter 修饰 planet,是"和木星一样重";at Jupiter's distance from the Sun 说的是位置条件,即"在木星离太阳那样的距离上"。

证据边界

这次确认并没有人看着一颗行星形成。证据是旧照片和一个亮点在照片之间的移动方式:它能排除相机成像缺陷和背景恒星,但得到的是"那里确实有一颗行星"的强证据,不是行星形成的连续记录。另外,模型与观测对不上,说明的是模型有缺口,而不是模型被推翻——研究者自己把它称为一个仍然要解释的谜题。1
接下来被寄予期望的是 NASA 的新型太空望远镜 Roman:它于 8 月 30 日发射,带的日冕仪更强,同样用这种"挡住恒星、找旁边暗点"的办法,有望找到更多更靠近恒星的新生行星。

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