長期以來，天文學家一直認為，年輕恆星周圍形成行星的氣體和塵埃漩渦盤只能持續約1000萬年。 然而，一項突破性的發現表明，對於某些低質量恆星來說，這些星盤可以持續更長的時間–長達3000萬年。

圖中顯示的是一顆質量較小的恆星，周圍是由氣體和塵埃組成的行星形成盤。 行星的形成過程會導致星盤出現間隙，本圖沒有顯示。 中心附近的流線顯示了圓盤中的物質仍在不斷地落到恆星上。 圖片來源：NASA/CXC/M. 魏斯

利用美國國家航空暨太空總署詹姆斯-韋伯太空望遠鏡進行的觀測揭示了這類恆星周圍穩定、富含氣體的環境，為行星的長期形成提供了引人入勝的可能性。 這可能會對我們了解行星演化和地球以外生命的可能性產生重大影響，特別是在像TRAPPIST-1這樣的系統中，行星可能有更多的時間在宜居區形成。

如果宇宙有一本相冊，裡面很可能會有圍繞年輕恆星形成的氣體和塵埃漩渦盤–行星苗圃的圖像。 這些行星形成盤被認為是大多數年輕恆星生命中常見但短暫的階段，它們提供了建造行星所需的原料。

通常情況下，這些星盤會持續大約1000 萬年才會消散–從宇宙學的角度來說，這是一個短暫的存在。 然而，亞利桑那大學的研究人員卻有了一個驚人的發現：有些星盤的存在時間遠遠超過預期。 他們的研究結果表明，在非常小的恆星周圍，也就是質量只有太陽十分之一或更小的恆星周圍，這些星盤的存活時間比以前想像的要長得多。

在《天文物理學通訊》（Astrophysical Letters Journal）上發表的一項研究中，亞利桑那大學月球與行星實驗室的馮龍（Feng Long）領導的研究小組詳細觀測到了一個具有3000萬年曆史的原行星盤–比科學家通常預期的要老三倍。 他們利用美國國家航空暨太空總署的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡，首次對一個長壽命盤進行了詳細的化學分析，為行星的形成和太陽系外宜居世界的潛力提供了新的線索。

論文第一作者、月球與行星實驗室薩根研究員朗說：”從某種意義上說，原行星盤為我們提供了行星系統的雛形，包括一瞥太陽系萌芽時的模樣。”

只要恆星具有一定的質量，年輕恆星發出的高能量輻射就會將氣體和塵埃吹出星盤，使其不能再作為建造行星的原料。

研究小組觀測到了一顆恆星，它的正式名稱是WISE J044634.16-262756.1B–更方便的名稱是J0446B–位於哥倫布座（拉丁語中意為”鴿子”），距離地球約267光年。 研究人員發現，它的行星形成盤持續的時間大約是預期時間的三倍。

儘管我們知道大多數星盤在1000萬到2000萬年內會消散，但我們發現，對於特定類型的恆星來說，它們的星盤可以持續更長的時間。由於星盤中的物質為行星提供了原料，因此星盤的壽命決定了系統有多少時間來形成行星。

儘管小恆星保留星盤的時間更長，但它們的星盤化學成分並沒有顯著變化。 無論年齡大小，化學成分都是相似的，這表明即使星盤達到很高的年齡，化學成分也不會發生劇烈變化。 這種長壽、穩定的化學環境可以為低質量恆星周圍的行星提供更多的形成時間。

透過分析星盤中的氣體含量，研究人員排除了J0446B周圍的星盤是所謂碎片盤的可能性，碎片盤是一種持續時間較長的星盤，由類似小行星的天體碰撞產生的第二代物質組成。

“我們檢測到了氫和氖等氣體，這告訴我們，J0446B周圍的圓盤中還殘留著原始氣體。”

作者說，富含氣體的長壽命星盤的確認存在對太陽系外的生命有影響。 研究人員特別感興趣的是TRAPPIST-1系統，它距離地球40光年，由一顆紅矮星和七顆大小與地球相似的行星組成。 其中三顆行星位於”宜居帶”，這裡的條件允許液態水的存在，至少在原則上為生命的形成提供了可能。

合著者說，由於具有長壽命行星盤的恆星與TRAPPIST-1系統中的中心恆星質量相近，因此長壽命行星盤的存在對於行星系統的演化尤其有趣。

LPL行星科學教授伊拉利亞-帕斯庫奇（Ilaria Pascucci）說：”為了形成我們在TRAPPIST-1上看到的特定軌道排列，行星需要在盤內遷移，這個過程需要氣體的存在。我們在這些星盤中發現的氣體的長期存在可能是TRAPPIST-1獨特排列的原因。”

太陽等高質恆星尚未發現長壽星盤，因為這類恆星系統中的恆星演化得更快，行星形成的時間也更短。 作者指出，雖然我們的太陽系走的是一條不同的進化路線，但長壽命星盤可以告訴研究人員很多關於宇宙的信息，因為低質量恆星的數量被認為遠遠超過類太陽恆星。

更了解低質量恆星系統是如何演化的，並獲得長壽命星盤的快照，可能有助於為填補宇宙相簿中的空白鋪平道路。

編譯自/ scitechdaily