原行星盘主要分为三大类:过渡盘、环盘和扩展盘。这些来自阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列(ALMA)的伪彩色图像显示了这些分类，形成了鲜明的对比。左图:RU Lup环盘的特征是狭窄的缝隙，被认为是由质量介于海王星和木星之间的巨大行星雕刻而成。中间:J1604.3-2130的过渡盘的特征是一个很大的内部空洞，被认为是由比木星更大的行星雕刻的，也被称为超级类木行星。右图:Sz104的致密圆盘被认为不包含巨行星，因为它缺少巨行星存在时的缝隙和空洞。资料来源:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)、S. Dagnello (NRAO)

 

新的调查显示，在形成行星的圆盘中存在间隙的现象在质量更高的恒星和大型气态系外行星的发展中更为常见。

利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)观测到的500多颗年轻恒星的数据，科学家们发现了原行星盘结构(环绕恒星的形成行星的盘)和行星人口统计之间的直接联系。这项调查证明，质量更高的恒星更有可能被带有“间隙”的圆盘所包围，而这些间隙与观测到的巨大系外行星在这些恒星周围的频繁出现直接相关。这些结果为科学家提供了一个穿越时间的窗口，使他们能够预测系外行星系统在其形成的每个阶段是什么样子的。天富注册

 

“我们发现很强的相关性之间的差距在原生行星盘和恒星质量,可与大型的存在,气态行星,”说Nienke van der Marel,班廷研究员的物理学和天文学在不列颠哥伦比亚的维多利亚大学的,和该研究的主要作者。“高质量的恒星比低质量的恒星有相对更多的带间隙的圆盘，这与已知的系外行星的相关性是一致的，在系外行星中，高质量的恒星通常拥有气态巨行星。”这些相关性直接告诉我们，形成行星的圆盘上的间隙最有可能是由质量高于海王星的巨型行星造成的。”天富注册链接

 

原行星盘的间隙长期以来被认为是行星形成的全部证据。然而，由于所观察到的系外行星与其恒星之间的轨道距离，仍有一些怀疑。“科学家们之前一直对间隙和行星之间的联系持怀疑态度的主要原因之一是，在几十个天文单位的宽轨道上运行的系外行星非常罕见。然而，在较小的轨道上，在1到10个天文单位之间的系外行星更常见，”Gijs Mulders说，他是智利圣地亚哥阿道夫大学Ibáñez的天文学助理教授，也是该研究的合著者。“我们相信，清除了这些空隙的行星以后会向内迁移。”

 

这项新研究首次表明，这些区域的间隙盘的数量与恒星系统中巨大的系外行星的数量相匹配。穆德斯说:“以前的研究表明，与已发现的巨型系外行星相比，有更多的间隙盘。”“我们的研究表明，有足够多的系外行星可以解释观察到的不同恒星质量的间隙盘的频率。”

 

这种相关性也适用于有低质量恒星的恒星系统，在那里科学家更有可能发现大质量岩石系外行星，也被称为超级地球。Van der Marel将于2021年9月开始成为荷兰莱顿大学的助理教授，他说:“低质量恒星有更多的岩石‘超级地球’——在地球质量和海王星质量之间。没有间隙的圆盘更紧凑，导致了超级地球的形成。”

 

恒星质量和行星统计数据之间的这种联系可以帮助科学家们确定在银河系中寻找岩态行星时应该瞄准哪颗恒星。“对恒星质量依赖的新认识将有助于指导在太阳附近寻找像地球这样的小型岩石行星，”穆德斯说，他也是美国宇航局资助的“外星地球”小组的成员。“我们可以利用恒星质量将年轻恒星周围的行星形成盘与成熟恒星周围的系外行星连接起来。当一颗系外行星被探测到时，形成行星的物质通常都消失了。所以恒星质量是一个‘标签’，告诉我们这些系外行星的形成环境可能是什么样的。”

 

而这一切都归结为尘埃。“行星形成的一个重要因素是尘埃演化的影响，”van der Marel说。“如果没有巨型行星，尘埃将总是向内漂移，为恒星附近较小的岩态行星的形成创造最佳条件。”