研究人員在一顆年輕恆星周圍的圓盤中發現了水蒸氣，而這正是行星可能正在形成的地方。水是地球上生命的關鍵成分，也被認為在行星形成過程中起著重要作用，然而直到現在，天文學家還無法繪製出水在穩定、冷卻的圓盤中的分佈圖，而這種圓盤為行星圍繞恆星形成提供了最有利的條件。

天文觀測的突破

這些新發現得益於智利阿塔卡馬沙漠中的望遠鏡群–阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）。曼徹斯特大學的朱德瑞爾班克天文物理中心（Jodrell Bank Centre for Astrophysics）是英國ALMA區域中心節點（UK ARC）的所在地，該中心為使用ALMA的英國天文學家提供支持。

曼徹斯特大學高級客座研究員Anita Richards 博士曾是英國ARC 的成員，她在驗證”波段5″接收器系統運行的小組中發揮了關鍵作用，該系統對於ALMA 生成詳細的水圖像至關重要。

理查茲博士說：”直接測量行星形成過程中的水蒸氣含量，讓我們更進一步了解製造海洋世界有多容易–有多少水是附著在凝結的岩石上，還是主要是後來添加到幾乎完全形成的行星上的？這種觀測需要最乾燥的條件，只有利用智利的ALMA 陣列才能進行如此詳細的觀測”。

天文學家在一顆年輕恆星周圍的圓盤中發現了水蒸氣，而這正是行星可能正在形成的地方。在這張圖片中，來自阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）的新觀測數據（ESO 是此陣列的合作夥伴）顯示了水蒸氣的藍色色調。在年輕恆星所在的圓盤中心附近，環境溫度較高，氣體也較明亮。紅色的環是ALMA 先前的觀測結果，顯示了恆星周圍塵埃的分佈。資料來源：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S.Facchini et al.

來自金牛座HL 星系統的發現

發表在《自然-天文學》（Nature Astronomy）雜誌上的觀測結果表明，在距離地球450光年的金牛座年輕的類太陽恆星HL Tauri的內盤中，水的數量至少是地球所有海洋的三倍。

領導這項研究的義大利米蘭大學天文學家斯特凡諾-法奇尼說：「我從未想像過，我們能在行星可能形成的同一區域捕捉到水蒸氣海洋的圖像」。

共同作者、義大利博洛尼亞大學天文學家萊昂納多-特斯蒂補充說：”在距離我們450光年的地方，我們不僅能探測到水蒸氣，還能捕捉到詳細的圖像，並對水蒸氣進行空間分辨，這確實非常了不起。”

利用ALMA進行的這些觀測可以在一千公尺的距離上顯示出像頭髮絲一樣細小的細節，使天文學家能夠確定水在圓盤不同區域的分佈。

對行星形成的影響

在金牛座HL 星圓盤存在一個已知缺口的區域發現了大量的水–一個行星可能正在形成的地方。在富含氣體和塵埃的圓盤上，年輕的類行星天體在聚集物質並成長的過程中，會在圓盤上形成徑向間隙。這表明，這些水蒸氣可能會影響在這些區域形成的行星的化學成分。

但是，用地面望遠鏡觀測水並非易事，因為地球大氣中大量的水蒸氣會降低天文訊號的品質。

ALMA 由歐洲南方天文台（ESO）及其國際合作夥伴共同運營，位於海拔約5000 公尺的高海拔地區，建在一個高而乾燥的環境中，專門用於最大限度地減少這種退化，從而提供了卓越的觀測條件。迄今為止，ALMA 是唯一能夠繪製冷行星形成圓盤中水分佈圖的設施。

構成圓盤的塵粒是行星形成的種子，它們相互碰撞並聚集成越來越大的天體，圍繞著恆星運行。天文學家認為，在夠冷的地方，水會凍結在塵粒上，塵粒會更有效地黏在一起–這是行星形成的理想地點。

英國天文學研究中心（UK ARC）的成員正在為ALMA 的重大升級做出貢獻，ALMA 與歐洲南方天文台（ESO）的超大望遠鏡（ELT）也將在十年內上線，這將為行星的形成以及水在其中扮演的角色提供更清晰的視角。特別是METIS（中紅外線ELT 成像儀和攝譜儀），它將為天文學家提供行星形成盤內部區域的無與倫比的視角，像地球這樣的行星就是在這裡形成的。

編譯自: ScitechDaily