环球百事通！巨型浑天仪形成黑影
哈勃太空望远镜发现一个奇怪的“环系统”。
“长蛇座TW”原行星盘中的奇怪阴影（哈勃拍摄）。 NASA / ESA / J. Debes（STScI）
近日哈勃太空望远镜发现，200光年外，位于长蛇座的恒星“长蛇座TW”周围存在着一个奇怪的“环系统”，其中至少有2个环的平面与环的其他部分是错位的，看起来就像一个巨大的“浑天仪”。这种情况天文学家还是第一次看到。
(相关资料图)
“长蛇座TW”是一颗红矮星，诞生至今不足1000万年。它的周围存在着一个原行星盘。原行星盘是恒星形成过程中出现的以恒星为中心的圆盘状结构，由气体和尘埃物质组成，是行星等天体的诞生之处。由于“长蛇座TW”的原行星盘正对着地球，这使得我们能够一目了然地看到它的内部构造。
2016年，研究人员发现“长蛇座TW”原行星盘中存在一道难以解释的放射状阴影。这道阴影并非由行星所投射，而是因为其内侧环面与外侧环面之间存在夹角。在星光的照射下，翘起的环面便会将阴影投射在外侧环面上。
而最近人们又在哈勃太空望远镜2021年采集的数据中有了新发现。这些数据来自哈勃执行的一项持续多年跟踪环恒星盘面阴影变化的任务。研究人员将新的图像和多年前的图像进行了对比较，结果发现原来的一道阴影变成了两道。
针对这种令人困惑的现象，研究人员提出的最优解释是，存在于“长蛇座TW”原行星盘内部的错位环面数据不是1个，而是2个。
之所以之前人们没有能够发现第二道阴影，是因为当时它们非常靠近，几乎叠加在了一起。而随着时间的推移，这两个影子分离了。
而“长蛇座TW”原行星盘之所以会发生这种奇怪的错位，最简单的一种解释是那里有两颗行星，分别运行在稍有不同的轨道平面上。它们之间的距离非常近，且其中一颗行星的运行速度要稍快于另一颗。
这两颗行星和它们恒星的距离大致相当于木星和太阳的距离，它们所在环面投射出的阴影每环绕恒星一周大约需要15年。它们的引力导致“长蛇座TW”的内侧环面以大约5至7度的夹角与外侧环面发生错位。这与太阳系行星轨道面和黄道面之间存在的夹角大小大致处于同一区间，是“典型的太阳系结构特点”。
“长蛇座TW”原行星盘外侧环面与中心恒星的距离大约相当于太阳系柯伊伯带半径的数倍。外侧环面中还有一道奇怪的缝，缝的宽度大约是冥王星和太阳距离的两倍，它表明那里可能还存在着第三颗行星。
无论是导致环面错位的两颗行星，还是可能存在的第三颗行星，人类目前还都无法直接拍到它们的影像。因为它们都被“长蛇座TW”相对耀眼的光芒掩盖掉了，而且原行星盘中的尘埃也会削弱它们的反射光。未来或许可以通过测量“长蛇座TW”因被行星引力拉拽而产生的晃动来确认它们的存在。但是这些行星的公转周期都很长，完成这一任务可能也要很多年以后了。
“长蛇座TW”原行星盘中的奇怪阴影（哈勃拍摄）。 NASA / ESA / J. Debes（STScI）
“长蛇座TW”原行星盘中的错位结构（想像图）。 NASA / ESA / L. Hustak（STScI）
参考 Hubble follows shadow play around planet-forming disc https://esahubble.org/news/heic2305/
