哈勃太空望远镜追踪年轻恒星TW Hydrae行星形成盘周围的影子 _美国

据美国宇航局：年轻的恒星TW Hydrae正在玩“影子木偶”,科学家们正在用美国宇航局的哈勃太空望远镜观察它。
2017年，天文学家报告说，发现一个阴影扫过红矮星周围一个巨大的煎饼状气体和尘埃盘的表面。这个影子不是来自一颗行星，而是来自一个相对于更大的外盘稍微倾斜的内盘——导致它投射了一个影子。一种解释是，一颗看不见的行星的引力将尘埃和气体拉入行星的倾斜轨道。
现在，第二个影子——玩躲猫猫游戏——在存储于哈勃桅杆档案中的观测数据之间的短短几年内出现了。这可能来自系统内部的另一个磁盘。这两个圆盘可能是一对正在建造中的行星的证据。

这位艺术家的概念是基于年轻恒星TW Hydrae周围的气体和尘埃盘的哈勃太空望远镜图像。哈勃太空望远镜的照片显示阴影扫过环绕系统的圆盘。解释是这些阴影来自稍微倾斜的内圆盘，它阻挡了星光到达外圆盘，因此投射了一个阴影。由于看不见的行星的引力扭曲了圆盘的结构，圆盘彼此稍微倾斜。鸣谢:艺术作品:美国国家航空航天局，欧空局AURA/STScI，Leah Hustak (STScI)
TW Hydrae的年龄不到1000万年，距离我们大约200光年。大约46亿年前，我们的太阳系在其初期可能类似于TW Hydrae系统。因为TW Hydrae系统几乎正对着我们从地球上看到的方向倾斜，所以它是一个获得行星建筑场地全景的最佳目标。
第二个阴影是在2021年6月6日的观测中发现的，这是一项多年计划的一部分，该计划旨在跟踪周星盘中的阴影。马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所欧洲航天局AURA/STScI的John Debes将TW Hydrae圆盘与几年前的哈勃观测进行了比较。
“我们发现影子做了一些完全不同的事情，”Debes说，他是首席研究员，也是发表在《天体物理学杂志》上的这项研究的主要作者。“当我第一次看这些数据时，我认为观察出了问题，因为这不是我所期望的。一开始我很困惑，我所有的合作者都像这样:这是怎么回事？我们真的不得不绞尽脑汁，花了一段时间才真正想出一个解释。”
该团队提出的最佳解决方案是，有两个错位的磁盘投射阴影。在之前的观察中，他们靠得太近，以至于被错过了。随着时间的推移，他们现在已经分开，分裂成两个影子。“我们以前从未在原行星盘上真正见过这种情况。这使得该系统比我们最初想象的要复杂得多，”他说。
最简单的解释是，错位的圆盘可能是由两颗轨道平面略有不同的行星的引力造成的。哈勃正在拼凑该系统架构的整体视图。

哈勃太空望远镜拍摄的对比图像相隔几年，揭示了两个可怕的阴影逆时针穿过环绕年轻恒星TW Hydrae的气体和尘埃盘。圆盘面向地球倾斜，因此天文学家可以鸟瞰恒星周围发生的事情。左图拍摄于2016年，显示了11点钟位置的一个影子[A] 。这个阴影是由一个稍微向外盘倾斜的内盘投射的，因此挡住了星光。左边的图片显示了第二个阴影，它出现在7点钟位置的另一个嵌套圆盘[C]上，拍摄于2021年。在后面的视图中，原始内部磁盘标记为[B] 。阴影以不同的速度围绕恒星旋转，就像时钟上的指针一样。它们是两颗看不见的行星将尘埃拉入其轨道的证据。这使得他们彼此稍微有点倾向。这是用太空望远镜成像光谱仪拍摄的可见光照片。为了增强细节，添加了人工颜色。鸣谢:NASA、ESA、STScI和John Debes (AURA/STScI代表ESA)；图像处理:Joseph DePasquale (STScI)
这些圆盘可能是行星的替代物，它们在围绕恒星旋转时会互相研磨。这有点像以稍微不同的速度旋转两张黑胶唱片。有时标签会匹配，但一个会领先于另一个。
“这确实表明这两颗行星必须彼此相当接近。如果其中一个比另一个移动得快得多，这在早期的观察中就会被注意到。这就像两辆赛车相互靠近，但一辆慢慢超过另一辆，并超过另一辆， ”德贝斯说。
这些可疑的行星位于一个区域，距离我们的太阳大约相当于木星的距离。并且，阴影大约每15年完成一次围绕恒星的旋转——在距离恒星的那个距离上的轨道周期是可以预期的。
同样，这两个内盘相对于外盘的平面倾斜大约5到7度。这与我们太阳系内部的轨道倾角范围相当。“这完全符合典型的太阳系建筑风格，”德贝斯说。
阴影所落在的外层圆盘可能延伸到我们太阳系柯伊伯带半径的几倍。这个更大的圆盘有一个奇怪的缺口，是冥王星到太阳平均距离的两倍。这可能是该系统中第三颗行星的证据。
任何内行星都很难被探测到，因为它们的光会消失在恒星的强光中。此外，系统中的灰尘会使反射光变暗。如果木星质量的行星在拉扯恒星，欧空局的盖亚空间天文台也许能够测量恒星的摆动，但鉴于轨道周期长，这将需要数年时间。
TW Hydrae数据来自哈勃太空望远镜成像光谱仪。詹姆斯·韦伯太空望远镜的红外视觉也许也能更详细地显示阴影。
哈勃太空望远镜是美国宇航局和欧洲航天局之间的国际合作项目。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心负责管理这台望远镜。位于巴尔的摩的太空望远镜科学研究所(STScI)负责哈勃太空望远镜的科学操作。STScI由位于华盛顿特区的大学天文学研究协会为美国航天局运作
媒体联系人:
克莱尔·安德莱奥利马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心claire.andreoli@nasa.gov
雷·维拉德马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所
科学联系人:
约翰·德贝斯马里兰州巴尔的摩欧洲航天局AURA/STScI