柯伊伯帶的藝術想像圖
天文學家在遙遠的恆星系統中發現與太陽系類似的特徵
我們的太陽系有多典型？這個問題長期困擾著行星科學家，但是在其它行星系統中探測到與太陽系類似的特徵相當困難。而天文學家剛剛做出了這樣的發現——圍繞一顆距我們320光年的恆星，存在著類似柯伊伯帶的特徵。
他們說，這是第一次通過偏振探測發現圍繞一顆恆星的內環，這顆恆星我們稱為HD 141569A。而這個發現正在揭示行星演化過程一個關鍵時期的新細節。
HD 141569A實際上是一個相當有趣而且被充分研究過的天體。它處於一個三星系統中，它的兩顆伴星皆為紅矮星。但HD 141569A僅有500萬年的壽命，質量是太陽的3倍左右，具有藍色的光譜類型，高溫且明亮耀眼。
1999年，在這顆年輕的恆星周圍發現了一個星盤，兩個星環各自在220和360個天文單位處達到峰值。這些是恆星在形成過程中，圍繞恆星旋轉，未被吸入恆星而殘餘下來的物質；在長時間裡，這些物質開始積聚在一起，吸積而形成行星。
在HD 141569A的星盤中，兩個星環之間的縫隙暗示，一顆行星正在形成，它的引力吸引了自己軌道上的所有物質。
HD 141569星環之間的縫隙
圖源：ESA/Hubble
在我們的太陽系中，我們同樣有太陽形成時的吸積盤殘餘下來的物質。我們把它們稱為柯伊伯帶，它是一個由冰質殘片構成的星盤，位於海王星軌道的外側。平均在39.5個天文單位處的冥王星，恰恰位於柯伊伯帶之內。
太陽系的柯伊伯帶概念圖
圖源：NASA
在行星吸積過程將近結束之時，留下來的被稱為殘骸星盤，而它延展開來可以橫跨數百個天文單位。圍繞HD 141569A的星盤是混合型的——它是在原行星盤轉變成殘骸星盤之間的狀態。
阿塔卡瑪大型毫米波陣列(ALMA)拍下的圍繞年輕的恆星HL Tauri的原行星盤
圖源：ALMA/Wikipedia, CC BY 4.0
混合星盤對行星科學家來說非常迷人，因為它們可以告訴我們氣態巨行星是如何形成的，以及成長中的星子（或稱微行星）是如何與星盤中的氣體以及塵埃互動的。
現在，通過研究恆星周圍區域散射和扭曲的電磁輻射，由加拿大西安大略大學的胡安·塞巴斯蒂安·布魯索內(Juan Sebastian Bruzzone)領導的天文學家們已經繪製出一個圍繞HD 141569A 的類似星環，在距恆星44個天文單位處達到峰值。
圖源：Bruzzone et al., arXiv, 2019
他們不僅發現了行星形成的證據，還找到了線索，暗示星盤中存在另一個更加靠近恆星的星環結構。
具體來說，他們發現了一個旋臂——一種在其它一些原行星盤中發現過的特徵，這些原行星盤中也包括HD 141569A兩個外星環，這一特徵被認為是存在一顆正在形成的行星的證據。根據旋臂的特徵，研究者們推測該行星會與木星的質量相似，或者略小一些。
他們同時拿他們觀察到的輻射與模型做了比較，以尋找可能形成這種輻射的最切合的塵埃類型。但是，即使是最相符的模型也有無法解釋的輻射存在。
然而，當另一個距離恆星更近的星環被納入計算之後，問題被解決了。一個處於5-15個天文單位的星帶非常漂亮地重現了輻射。
天文學家能夠做出這樣的發現實在太驚人了，與此同時，這正是能夠告訴我們行星如何誕生的詳盡研究。
反過來，這能告訴我們更多關於太陽系的事——知道它到底有多一般（還是特殊）能夠幫助我們弄清我們是如何走到今天的。
「考慮到從其它高對比度設施得來的分辨成像數據，HD 141569A的殘骸星盤是由至少3個，有可能是4個嵌套的星環形成的，在三個空間分辨的星環上有螺旋結構，」研究者在他們的論文中寫道。
「正因為如此，這是研究動態受擾動星盤的絕佳環境。」
該研究已經被《天文學期刊》(The Astronomical Journal) 接受，已在arXiv刊載。
海王星軌道外柯伊伯帶已知的星體 [坐標單位為天文單位(AU); 2015年1月]
太陽 木星-特洛伊小行星群 巨行星: J S U N 半人馬小行星
海王星特洛伊 共振柯伊伯帶 經典柯伊伯帶 離散盤
距離按比例縮小，但大小並未按比例標記
圖源：WilyD/wikipedia, CC BY-SA 3.0,
相關知識
柯伊伯帶，偶爾被稱為艾吉沃斯-柯伊伯帶，是外太陽系環繞恆星的一個圓盤狀區域，從海王星軌道（位於30個天文單位處）到距太陽大約50個天文單位處。它與小行星帶相似，但大得多——20倍寬，質量則為小行星帶的20到200倍。正如小行星帶，它主要由太陽系形成時所殘留下來的小星體或物質構成。許多小行星主要是由岩石和金屬構成的，而柯伊伯帶的物質則主要由冰凍的揮發性物質（被稱為「冰」），諸如甲烷、氨和水構成。柯伊伯帶是三個官方認定的矮行星所在的區域：冥王星、妊神星和鳥神星。一些太陽系的衛星，諸如海王星的海衛一，和土星的土衛九，可能誕生於這片區域。
參考資料
1.維基百科全書
2.天文學名詞
3. sciencealert- sciencealert-葉螢
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