复刻地球：系外行星诞生之地

难以置信！围绕新生恒星的系外行星孕育区域可能远小于预期

“由于巨大且明亮的星盘最容易观测，我们过去对行星诞生地的理解存在偏差。”

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由阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）观测到的原行星盘图像，前方突出显示原行星盘艺术示意图。

（图片来源：欧洲南方天文台/L. Calçada/Guerra-Alvarado等）

天文学家发现，恒星周围孕育行星的扁平气体尘埃云——即行星诞生区——普遍比先前认为的更小。事实上，部分结构如此之小，甚至恰好容纳在地球绕太阳运行的轨道范围之内。

研究团队通过阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）的观测进一步揭示，这些所谓的"原行星盘"比科学家理论推测的更为普遍，质量仅为太阳10%-50%的小型红矮星周围同样存在此类结构。

天文学家研究了位于天蝎座、距地球约400光年的著名恒星形成区——狼疮星云区域中的73个原行星盘。研究团队发现众多年轻恒星携带着微型原行星盘，其中某些结构的厚度仅略大于地球与太阳之间的距离（即1个天文单位，AU）。

"发现原行星盘竟能如此微小且普遍存在，这令人震惊"——研究团队成员、伦敦大学学院穆拉德空间科学实验室研究员保拉·皮尼利亚向太空网表示，"由于大型明亮星盘最易观测，我们此前对行星诞生环境的认知具有选择性偏差"。

（图片来源：Guerra-Alvarado等）

研究团队同时发现，绝大多数观测星盘既无间隙也无环状结构。

皮尼利亚补充强调，得益于ALMA望远镜的卓越性能，天文学家首次能够精确表征质量仅为太阳10%至50%的红矮星周围暗弱的小型星盘。"这类恒星构成银河系恒星主体的绝大多数，我们终于得以揭示并理解行星形成的最普遍条件"。

超级地球形成的理想条件

过去十年间，天文学家已对数百个原行星盘进行成像观测，发现这些盘体通常极为庞大，其范围可延伸至海王星轨道之外——约30个天文单位（AU，1AU即日地平均距离）。

位于智利北部阿塔卡马沙漠的66座射电望远镜阵列——阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）——对原行星盘研究并不陌生。但此次，这台强大的射电望远镜取得了突破性发现：横跨30个天文单位的行星诞生结构，在整个原行星盘群体中可能并不常见。

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"这些研究成果彻底改变了我们对'典型'原行星盘形态的认知。"莱顿大学研究团队负责人奥斯马尔·格拉-阿尔瓦拉多在声明中表示，"只有最明亮的、最易观测的星盘会呈现大尺度间隙，而无此类次级结构的致密盘实际上更为普遍。"

此示意图描绘了太空中的黄褐色同心环结构。（图片来源：哥本哈根大学/拉斯·布克哈维）

小型原行星盘的发现对一类特殊系外行星——"超级地球"的普遍性具有重要启示。这类岩石行星质量大于地球但小于海王星、天王星等冰巨星，通常具有2至10倍地球质量。新发现还可解释为何超级地球多存在于低质量恒星周围。

"观测数据表明，这些致密盘可能具备形成超级地球的理想条件。"莱顿天文台团队成员玛丽安娜·桑切斯在声明中指出，"因其尘埃物质大多聚集在恒星附近区域——这正是超级地球的典型形成位置。"

银河系中占主导地位的低质量红矮星，其周围环境特别有利于超级地球的形成，使得这类质量大于地球的行星成为银河系中最常见的行星类型。

地球是在多大的行星摇篮中形成的？

我们对大型原行星盘的认知偏差实属必然。这不仅因为如前所述大型盘更易被探测，更因地球自身约46亿年前形成的行星摇篮本就规模较大。"

"首要线索来自太阳的质量——其质量是当前观测到小型原行星盘宿主恒星的2至10倍。其次，太阳系形成时的环境足以孕育木星、土星等气态巨行星。而团队对小型盘的观测表明，此类天体可能无法形成如此巨大的行星。"

"小型盘多数未呈现间隙结构这一发现意味着，绝大多数恒星周围不存在巨行星。"莱顿天文台研究员、团队成员尼恩克·范德马雷尔在声明中指出，"这与成熟恒星周围系外行星族群的观测结果一致，直接将原行星盘族群与系外行星族群联系起来。"

"最后，太阳系缺乏超级地球这一现象，恰与小型原行星盘更易形成此类行星的特性相呼应。"

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"此项研究的深远意义在于建立了原行星盘观测与各类系外行星观测之间的'缺失环节'。"范德马雷尔强调，"研究表明，长期以来我们对典型原行星盘的认知存在谬误。显然，我们过度关注了最明亮的大型盘体。如今终于获得了全尺度盘体的完整图景。"

该团队研究成果于3月26日发布于康奈尔大学图书馆的论文预印本平台arXiv。

BY:Robert Lea

FY: 万琳

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