自從人類有了意識，觀天者就對”流浪星”感到神秘莫測。 它們是環繞太陽的五顆可見行星。 人們認為它們會影響地球上的事務，並透過偽科學占星術預測未來。 但真正的天文學家卻問：行星從何而來？

[左圖] 哈伯太空望遠鏡拍攝的夏季恆星織女星周圍1000 億英里寬的塵埃盤的假色視圖。 哈伯從塵埃中偵測到了反射光，這些塵埃的大小和煙霧顆粒差不多，主要分佈在圓盤外圍的光暈中。 圓盤非常光滑，沒有嵌入大行星的跡象。 中心的黑點擋住了炙熱年輕恆星的亮光。 [右]詹姆斯-韋伯太空望遠鏡在230 億英里外解析了圓盤光環中溫暖塵埃的光芒。 外盤（類似太陽系的柯伊伯帶）從70 億英里延伸到150 億英里。 內盤從外盤的內緣一直延伸到接近恆星的位置。 從大約37 億英里到72 億英里之間，內盤的表面亮度明顯下降。 中心的黑點是由於缺乏飽和數據造成的。 Credit: NASA， ESA， CSA， STScI， S. Wolff (University of Arizona)， K. Su (University of Arizona)， A. Gáspár (University of Arizona).

18世紀末，伊曼紐爾-康德（Immanuel Kant）和皮埃爾-西蒙-拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）假設，行星是由環繞新生太陽的塵埃和氣體盤凝聚而成的。 這個假設的依據是行星的軌道是共面的，它們都朝著同一個方向運動，就像一張旋轉的留聲機唱片。 從本質上來說，它們的軌道是早已消失的圓盤的殘留骨架。 但是，天文學家們要等200 年，才能收集到第一個支持康德和拉普拉斯猜想的望遠鏡證據。 透過紅外線天文衛星（IRAS），他們發現在夏季天琴座明亮的藍色恆星織女星周圍的溫暖塵埃發出了令人費解的過量紅外光。 這被解釋為行星形成物質的圓盤。 利用紅外線天文望遠鏡進行的觀測發現，年輕恆星周圍常出現這種星盤，織女星是第一個線索。

現在，天文學家團隊利用哈伯和詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的綜合能力，重新審視了傳說中的織女星盤。 哈伯看到了煙霧顆粒大小的碎片，而韋伯則追蹤到了大約沙粒大小的顆粒。 最令人驚訝的是，沒有明顯的證據表明有一顆或多顆大行星像雪地拖拉機一樣穿過星盤。 這種情況在其他年輕恆星周圍很常見。 然而，織女星盤看起來幾乎像薄餅一樣光滑，沒有行星的跡象。 織女星迫使天文學家重新思考其他恆星周圍行星系統的範圍和多樣性。 在其他恆星系統周圍，星盤結構顯然是不同的。 哈伯和韋伯向我們展示了星空中行星構造的意想不到的多樣性。

哈伯太空望遠鏡拍攝的夏季恆星織女星周圍1000 億英里寬的塵埃盤的假彩照。 哈伯從塵埃中偵測到了反射光，這些塵埃的大小和煙霧顆粒差不多，主要分佈在圓盤外圍的光暈中。 星盤非常光滑，沒有嵌入大行星的跡象。 中心的黑點擋住了炙熱年輕恆星的亮光。 資料來源：NASA、ESA、STScI、S. Wolff（亞利桑那大學）

在根據卡爾-薩根1985 年的小說改編的1997 年電影《接觸》中，主角科學家艾莉-阿洛維（由演員朱迪-福斯特飾演）乘坐外星人建造的蟲洞前往織女星。 她出現在環繞著這顆恆星的暴風雪碎片中–但卻看不到明顯的行星。

看來，電影製作者是對的。

圖森亞利桑那大學的一個天文學家小組利用美國國家航空航天局（NASA）的哈伯（Hubble）和詹姆斯-韋伯（James Webb）太空望遠鏡，對環繞織女星的直徑近1000億英里的碎片盤進行了前所未有的深入觀察。 “透過哈伯和韋伯望遠鏡，你可以非常清楚地看到織女星。 這是一個神秘的系統，因為它不同於我們觀察過的其他周星盤，”研究小組成員、亞利桑那大學的安德拉什-加斯帕爾（Andras Gáspár）說。 “織女星盤非常光滑，光滑得令人髮指。”

令研究小組最驚訝的是，沒有明顯的證據顯示有一顆或多顆大行星像雪地拖拉機一樣犁過面盤。亞利桑那大學的凱特蘇（Kate Su）是介紹韋伯發現的論文的第一作者，她說：”這讓我們重新思考系外行星系統的範圍和多樣性。”

韋伯發現，在這顆比太陽亮40倍的藍白色恆星周圍，有一個沙粒大小的圓盤在旋轉，發出紅外線光。 哈伯捕捉到了這個圓盤的外部光環，其中的微粒還沒有煙霧大，正在反射星光。

織女星碎片盤中塵埃的分佈是分層的，因為星光的壓力將較小的顆粒推出的速度快於較大的顆粒。 亞利桑那大學團隊的斯凱勒-沃爾夫（Schuyler Wolff）說：”不同類型的物理學會將不同大小的顆粒定位在不同的位置，”他是介紹哈伯發現的論文的第一作者。 “我們看到塵埃粒子的大小被分門別類，這一事實可以幫助我們了解環星盤的基本動態。”

這是詹姆斯-韋伯太空望遠鏡拍攝的織女星周圍1000億英里寬的塵埃盤。 這個圓盤非常平滑，沒有行星形成的可疑證據。 韋伯望遠鏡在230億英里外的圓盤光環中分辨出了溫暖塵埃的光芒。 外盤（類似太陽系的柯伊伯帶）從70 億英里延伸到150 億英里。 內盤從外盤的內緣一直延伸到接近恆星的位置。 從大約37 億英里到72 億英里之間，內盤的表面亮度明顯下降。 中心的黑點是由於缺乏飽和數據造成的。 資料來源：NASA、ESA、CSA、STScI、K. Su（亞利桑那大學）、A. Gáspár（亞利桑那大學）

織女星圓盤確實有一個細微的缺口，距離恆星大約60 AU（天文單位）（是海王星距離太陽的兩倍），但除此之外，它一直都非常平滑，直到消失在恆星的強光中。 研究人員說，這表明在我們的太陽系中，至少沒有質量達到海王星的行星在大軌道上運行。

研究人員說：”我們正在詳細了解周星盤的多樣性，以及這種多樣性是如何與底層行星系統聯繫在一起的。我們發現了很多關於行星系統的資訊–即使我們無法看到可能隱藏的行星。

新形成的恆星會從塵埃和氣體盤中吸積物質，而塵埃和氣體盤是恆星形成的雲的扁平殘餘物。 1990 年代中期，哈伯在許多新形成的恆星周圍發現了星盤。 這些星盤可能是行星形成、遷移，有時是毀滅的場所。 像織女星這樣完全成熟的恆星，其塵埃盤因軌道上的小行星和彗星蒸發產生的碎片不斷發生”碰碰車”一樣的碰撞而變得更加豐富。 這些原始天體可以存活到織女星目前4.5 億年的年齡（太陽的年齡大約是織女星的10 倍）。 太陽系內的塵埃（可以看到黃道十二宮的光芒）也是由小天體以每秒約10 噸的速度噴射塵埃來補充的。 這些塵埃被行星推來推去。 這為探測其他恆星周圍的行星提供了一種策略，無需直接看到它們–只需目睹它們對塵埃的影響即可。

沃爾夫說：”織女星仍然不同尋常。織女星系統的結構與我們的太陽係明顯不同，在我們的太陽系中，像木星和土星這樣的巨型行星正在阻止塵埃像織女星那樣擴散。”

作為比較，附近有一顆恆星Fomalhaut，它的距離、年齡和溫度與織女星差不多。 但其星周結構與織女星大不相同，它有三個嵌套的碎片帶。

行星被認為是Fomalhaut周圍的牧羊體，它們在引力作用下將塵埃束縛成環，不過目前還沒有行星被確認。研究小組成員、亞利桑那大學的喬治-里克（George Rieke）說：”既然織女星和福馬爾豪特星的物理結構相似，為什麼福馬爾豪特星似乎能夠形成行星，而織女星卻不能呢？區別在哪裡？

織女星位於夏季的天琴座，是北天最亮的恆星之一。 織女星之所以具有傳奇色彩，是因為它首次提供了圍繞恆星運行的物質–推測是製造行星的材料–可能是生命棲息地的證據。 這是伊曼紐爾-康德在1775 年首次提出的假設。 但在200 多年後的1984 年才收集到第一個觀測證據。 美國國家航空暨太空總署的紅外線天文衛星（IRAS）探測到了來自溫暖塵埃的令人費解的過量紅外線光。 它被解釋為一個塵埃殼或塵埃盤，從恆星延伸到冥王星軌道半徑的兩倍。

2005年，美國太空總署的紅外線史匹哲太空望遠鏡繪製出了織女星周圍的塵埃環。 利用亞毫米波望遠鏡（包括位於夏威夷莫納克亞山上的加州理工學院亞毫米波天文台、位於智利的阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）和歐空局（European Space Agency）的赫歇爾太空望遠鏡）進行的觀測進一步證實了這一點，但這些望遠鏡都無法看到太多細節。 “Rieke說：”哈伯望遠鏡和韋伯望遠鏡的共同觀測提供了更多的細節，它們告訴了我們一些關於織女星系統的全新信息，而這些信息之前無人知曉。

亞利桑那研究小組的兩篇論文（Wolff等人和Su等人）將發表在《天文物理學雜誌》上。

編譯自/ ScitechDaily