在浩瀚宇宙中,科学家们对太阳系形成过程的探索从未停歇。如今,一颗名为WISPIT2的年轻恒星系统,为这一研究带来了新的曙光。该恒星距离地球约437光年,质量约为太阳的1.08倍,年龄仅约500万年,尚未进入主序阶段的稳定核聚变反应,正处于行星形成的早期阶段。正因如此,它成为了研究太阳系早期演化的理想参照对象。
此前,天文学家团队利用欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)及其光谱偏振高对比度系外行星研究仪器(SPHERE),在WISPIT2恒星周围发现了系外行星WISPIT2b。这颗行星质量约为4.9木星质量,嵌入在一个尺度达60天文单位(au)的宽大间隙中,与宿主恒星的径向距离为57au。甚大望远镜成功对它进行了直接成像,相关图像还被欧洲南方天文台选为每周图片。
近期,部分参与发现WISPIT2b的天文学家,在同一恒星系统中又有了新发现——一颗新行星WISPIT2c。相关研究发表在《天体物理学杂志快报》上。这颗行星位于内侧轨道,质量可能为WISPIT2b的两倍左右,质量范围在8 - 12木星质量之间,与宿主恒星的径向距离为14au。研究人员通过甚大望远镜的SPHERE仪器和甚长基线干涉仪GRAVITY仪器,利用直接光谱证认的方式,确认了这颗行星的存在。
系外行星在天文数据中有时仅表现为异常信号,背景恒星也可能被误认,所以直接光谱确认至关重要。它不仅能约束系外行星的物理模型,还能揭示其成分信息。此次,WISPIT2c的光谱由VLT的GRAVITY仪器获取,显示出二氧化碳的存在,而二氧化碳是气态巨行星大气中常见的成分,这进一步证实了它是一颗系外行星。
WISPIT2系统意义非凡,其主星与太阳极为相似,为研究自身过去提供了清晰的观测窗口。它是继PDS70之后,人类观测到的第二个围绕恒星形成中的两颗系外行星的系统。PDS70是一颗年轻的T型金牛座变星,已确认存在两颗系外行星,还有一颗候选行星尚未最终确认。不过,WISPIT2拥有更延展且更清晰的环与间隙结构,这些结构暗示可能有更多行星正在形成,未来有望被探测到。
此次研究能取得如此成果,先进观测仪器功不可没。GRAVITY相比原有仪器,能够对更暗弱、距离更远的天体进行成像。研究团队利用了GRAVITY的最新升级,才得以如此清晰地探测到靠近恒星的行星。未来更强大的新一代望远镜和仪器,如极大望远镜ELT,也将带来更多观测成果。ELT配备了一面直径达39米的巨大主镜,预计不久后将投入使用。
目前,科学家们推测WISPIT2系统可能还隐藏着另一颗系外行星。已发现的两颗系外行星都位于恒星原行星盘的空隙中,而盘面更远处存在另一个空隙的迹象。研究人员推测,可能有一颗质量接近土星的第三颗行星正在塑造这个空隙。借助欧洲南方天文台即将启用的极大望远镜,或许能够直接拍摄到这颗行星。
原行星是太阳系形成初期由尘埃和气体在引力作用下聚集而成的天体,它们通过不断碰撞与吸积逐渐成长为行星,这一过程发生在原始行星盘中,是行星演化的关键阶段。WISPIT2系统的发现,为探究太阳系结构的形成过程提供了难得契机,尽管目前可用的数据有限,但这些发现让我们离建立行星形成初始条件与行星系统最终构型之间的直接联系更近了一步。





