hd恒星係)
·描述:一個擁有塵埃盤的四合星係統
·身份:巨爵座的一個年輕四合星係統,距離地球約150光年
·關鍵事實:其中一對恒星被一個可能正在形成行星的碎片盤環繞,為研究多星係統中行星的形成提供了獨特案例。
第一篇:150光年的“四星舞池”——hd的塵埃盤與行星搖籃
2025年夏夜,雲南天文台撫仙湖觀測站的穹頂緩緩打開,28歲的天文學家陳默裹著防風的衝鋒衣,盯著控製室屏幕上跳動的紅外光譜曲線。山風裹著鬆針的濕氣灌進房間,遠處撫仙湖的波浪聲像宇宙的呼吸,而他的目光死死鎖在巨爵座方向——那裡有一團代號hd的“四星係統”,正用它獨特的“塵埃圓盤”,挑戰人類對行星形成的認知。
“陳哥,你看這個!”實習生小雅舉著平板衝進來,屏幕上是一組aa射電望遠鏡的圖像,“塵埃盤的內側有個明顯的‘缺口’,直徑差不多是地球到太陽的距離!”
陳默的心臟猛地一跳。這個“缺口”意味著什麼,他再清楚不過:在太陽係裡,小行星帶和柯伊伯帶的間隙,往往是行星引力“清理軌道”的結果。如果hd的塵埃盤真有類似的缺口,那很可能一顆行星正在那裡“悄悄長大”——而這顆行星的“家”,是宇宙中罕見的“四星舞池”。
一、“四星共舞”的意外發現:從“雙星錯覺”到“四重奏”
hd的故事,要從20年前的一次“誤會”說起。
2005年,天文學家在巨爵座發現了一對“普通雙星”:兩顆質量與太陽相近的恒星後來命名為hda和b),相距約50個天文單位au,地球到太陽的距離),像一對手拉手的舞伴,在150光年外的宇宙裡緩慢旋轉。最初觀測時,人們以為a、b各自是單星,直到用紅外望遠鏡穿透塵埃,才發現a星周圍有個模糊的“光暈”——那是一個直徑約200au的塵埃盤,像宇宙裡的“呼啦圈”,環繞著a星旋轉。
“當時我們都懵了,”陳默的導師、60歲的李教授回憶道,“雙星係統帶塵埃盤不算稀奇,但hd的塵埃盤太‘規矩’了——盤麵平整,沒有明顯的撕裂痕跡,說明四顆星的引力乾擾沒把它撕碎。”
原來,hd不是簡單的雙星,而是“四合星”:a星本身是一對緊密的雙星a1和a2,相距0.2au,像連體嬰),b星也是一對雙星b1和b2,相距0.8au),兩對雙星再以50au的距離互相繞轉,形成一個“雙星套雙星”的四重奏係統。這種結構在宇宙中極為罕見,就像四個舞者在舞池裡分成兩組,每組兩人貼身旋轉,兩組之間又保持著優雅的距離。
“最神奇的是塵埃盤的位置,”李教授指著模擬圖,“它隻環繞a星準確說是a1和a2的共同質心),距離a星約20au,正好在兩對雙星的引力平衡點附近——就像在兩組舞者的‘安全距離’內,放了個旋轉的托盤,居然沒被碰翻!”
二、“塵埃呼啦圈”的秘密:行星的“原始湯”
陳默團隊的任務,就是揭開這個“塵埃呼啦圈”的秘密。2023年,他們用aa射電望遠鏡對hd進行了為期半年的觀測,獲得了前所未有的細節:塵埃盤由冰晶、矽酸鹽顆粒和微量有機分子組成,溫度低至零下180c接近冥王星表麵),盤麵厚度卻隻有0.1au,像一張薄如蟬翼的“宇宙煎餅”。
“這煎餅裡藏著行星的‘原始湯’,”陳默在組會上比喻,“顆粒從微米級灰塵)開始,通過碰撞粘成毫米級沙粒),再聚集成千米級小行星),最後‘滾雪球’變成行星胚胎。”
觀測中最關鍵的發現,是塵埃盤內側那個40au寬的“缺口”後來修正為約30au,即地球到太陽距離的30倍)。用計算機模擬四合星的引力場後,團隊發現:缺口的位置恰好是“希爾球”邊界——這是行星引力能主導軌道的範圍。換句話說,如果一顆行星在缺口處形成,它的引力會把附近的塵埃“清掃”乾淨,形成我們現在看到的“空當”。
“就像你在沙灘上堆城堡,城堡周圍會有一圈沒沙子的地方,”小雅解釋,“hd的缺口,可能就是一顆‘嬰兒行星’的‘城堡地基’。”
但這個“嬰兒”有多大?團隊用光譜分析塵埃盤的密度,發現缺口內側的塵埃比外側少了70。“如果是一顆類地行星像地球),引力可能不夠強,”陳默皺眉,“但如果是顆‘超級地球’質量是地球510倍),就能解釋這個缺口了。”
三、“引力拔河”的挑戰:四星係統如何“護盤”?
多星係統中行星形成的最大難題,是“引力拔河”。普通行星形成於單星周圍,引力穩定;但在四合星係統裡,四顆星的引力像四隻手,隨時可能把塵埃盤“撕碎”或“推走”。hd的塵埃盤為何能“存活”?
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2024年,陳默團隊用蓋亞衛星測量了四顆星的精確軌道:a1和a2以每250天一圈的速度互轉,b1和b2以每300天一圈互轉,兩對雙星則以每265年一圈的速度繞共同質心旋轉。“關鍵是‘軌道共振’,”李教授指著模擬動畫,“兩對雙星的軌道周期接近21265年和530年,注:實際為近似共振),引力乾擾相互抵消,形成了相對穩定的‘引力勢阱’,把塵埃盤‘兜’住了。”
類比地球上的“三體問題”,hd的四顆星就像四個精心編排的舞者:a1和a2貼身旋轉時,b1和b2在遠處“穩住陣腳”,兩對雙星的引力“拔河”達到微妙平衡,塵埃盤就像被放在平衡木中央的盤子,雖有晃動卻不至於墜落。
“但這種平衡很脆弱,”陳默補充,“如果其中一顆星突然‘踩錯步’比如爆發耀斑改變質量),塵埃盤可能被甩出去,或被吸入恒星。hd能保留塵埃盤到現在約1000萬年,恒星的‘青少年期’),已經是宇宙級的‘幸運兒’。”
四、“尋寶遊戲”:在塵埃中尋找“行星胚胎”
確認塵埃盤和缺口的存在後,團隊開始了“尋寶遊戲”:尋找那個可能存在的“嬰兒行星”。
2025年初,他們用韋伯望遠鏡的近紅外相機拍攝hd,試圖直接捕捉行星的光。塵埃盤在紅外圖像中呈現為淡紅色的光環,缺口處卻有個微弱的“藍點”——比周圍塵埃亮3倍,溫度約零下100c。“這可能是行星的熱輻射,”小雅興奮地說,“如果它在吸積塵埃,摩擦生熱會讓它發光!”
但質疑聲隨之而來:藍點會不會是塵埃盤裡的“團塊”未聚集成行星的顆粒集合)?團隊用淩日法行星遮擋恒星光)驗證:如果藍點是行星,當它經過a星前方時,恒星亮度會下降0.001。連續三個月的監測顯示,亮度確實有周期性微小波動,與藍點的軌道周期吻合約200年)。
“200年軌道周期,意味著這顆行星距離a星約30au,”陳默計算著,“正好是缺口的位置!如果確認,它就是人類在多星係統中發現的第一顆‘正在形成中的行星’!”
這個發現讓團隊沸騰了。要知道,此前所有係外行星都發現於單星或雙星係統,多星係統因引力複雜被視為“行星禁區”。hd的塵埃盤卻證明:即使在四顆星的“引力漩渦”裡,行星依然能“頑強生長”——就像在狂風暴雨中,依然有種子能發芽。
五、“守盤人”的日常:與150光年的“四星家庭”相伴
研究hd的三年,陳默成了這個“四星家庭”的“守盤人”。他的辦公桌上擺著兩個模型:一個是四顆小球用線拴成的“四合星”,一個是撒滿麵粉的“塵埃盤”,中間用硬幣摳出個“缺口”。“左邊是引力平衡的藝術,右邊是行星誕生的溫床,”他常對訪客說,“我們就像宇宙偵探,從這些模型裡找線索。”
觀測的日子充滿意外。2024年雨季,撫仙湖連續陰雨20天,aa望遠鏡因天線結冰暫停觀測。陳默帶著團隊用雲南天文台的2.4米望遠鏡拍可見光光譜,意外發現塵埃盤裡有“旋臂結構”——像銀河係的旋臂,暗示行星胚胎的引力正在“梳理”塵埃。“這就像看到孩子在沙灘上堆城堡,還順手修了條小路,”小雅在日誌裡寫,“宇宙的‘施工隊’比我們想象的更勤勞。”
公眾對hd的熱情也超出預期。陳默開了個科普賬號“四星幼兒園”,用動畫講塵埃盤裡的“顆粒大戰”:微米級的冰晶像“宇宙彈珠”,碰撞後粘成沙粒,沙粒再抱團變成“小行星”,最後“小行星”們手拉手組成行星。“有個小朋友問:‘行星寶寶會哭嗎?’我告訴他:‘如果塵埃不夠吃,它可能會‘餓’得變暗,但不會哭——宇宙裡沒有眼淚,隻有引力。’”
六、“四星搖籃”的意義:改寫行星形成的“教科書”
hd的發現,為何讓天文學家如此激動?因為它改寫了行星形成的“單星中心論”。
“以前我們認為,行星隻能在單星周圍‘安靜長大’,”李教授在學術會議上說,“但hd證明:多星係統的引力‘亂流’,未必是行星的‘死刑判決’——隻要軌道共振達到平衡,塵埃盤就能成為‘避風港’。”
更深遠的意義在於對“生命搖籃”的探索。如果多星係統能形成行星,那麼宇宙中適合生命存在的“候選地”將大大增加——畢竟,單星係統在宇宙中隻占30,多星係統才是主流。“或許在某個四合星係統裡,也有一顆行星,像地球一樣繞著‘太陽’轉,上麵有海洋、大氣,甚至生命,”陳默望著巨爵座的方向,“而hd,就是我們尋找‘宇宙兄弟’的第一張地圖。”
此刻,撫仙湖的星空格外清澈。陳默知道,150光年外的hd仍在旋轉:四顆恒星跳著優雅的“雙人舞”,塵埃盤像旋轉的呼啦圈,中間的“嬰兒行星”正悄悄長大。他的團隊將繼續用韋伯望遠鏡、aa射電陣列追蹤這個“四星家庭”,直到看清那顆行星的真麵目——或許是一顆岩石行星,或許是一顆氣態矮行星,但無論如何,它都將是人類在多星係統中發現的“第一顆行星胚胎”,是宇宙寫給地球的又一行“生命密碼”。
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山風掠過觀測站的穹頂,吹動著桌上的觀測日誌。最新一頁寫著:“hd,巨爵座的‘四星舞池’,150光年的‘行星搖籃’。它用塵埃盤和缺口證明:宇宙的引力遊戲裡,不僅有破壞,更有創造——而生命的種子,總能在意想不到的地方發芽。”
第二篇:塵埃盤裡的“成長日記”——hd行星胚胎的三年追蹤
2026年春,智利阿塔卡馬沙漠的夜晚冷得像塊冰。陳默裹著兩層羽絨服,哈出的白氣在甚大望遠鏡vt)的控製室裡凝成小水珠。屏幕上,sphere儀器傳回的hd塵埃盤圖像正緩緩刷新:原本模糊的“藍點”此刻清晰了許多,像個裹著塵埃繈褓的嬰兒,在30au的軌道上微微發光。“它長大了!”實習生小雅的聲音發顫,手指在觸控板上放大圖像,“看這個光斑的邊緣——有環狀結構,像行星的‘大氣層雛形’!”a圖像中發現塵埃盤內側的缺口;兩年前,韋伯望遠鏡捕捉到疑似行星的“藍點”;如今,sphere的高分辨率成像終於揭開了更多秘密:這顆編號為hdab的行星胚胎,正以超出預期的速度“吞噬”塵埃,它的成長日記,正在改寫人類對多星係統行星演化的認知。
一、“塵埃食堂”的擴張:行星胚胎的“飯量”之謎