搜尋系外衛星的搖籃

近來系外行星的研究相當熱門,除了繼續搜尋新的甚至是有可能存在生命的行星之外,科學家也想進一步了解氣態行星旁的衛星(例如木星的四大衛星)是如何形成的。由於利用徑向速度法與凌日法所發現的行星都比較老一點,年齡大多是幾億甚至幾十億年,所以如果想了解系外衛星(exomoon)的最初形成環境,就必須在很年輕的氣態行星旁尋找蛛絲馬跡(年齡小於一千萬年)。

但是要找到很年輕的氣態行星也不太容易,過去雖然有發現一些候選者,但是到目前為止大概只有PDS70b跟PDS70c這兩顆行星被多數科學家所認可。這兩顆行星都位於原行星盤(protoplanetary disk)的縫隙中,主流理論認為這兩顆行星在成長過程中吸收了周遭的物質而使原行星盤出現縫隙,在這個過程中行星也很可能產生自己的吸積盤,又稱為環行星盤(circumplanetary disk),這也就是系外衛星最有可能誕生的地方。因此如果能在原行星盤的縫隙中找到環行星盤,將有助於我們了解行星及衛星的形成方式。

自從這兩顆行星在2018及2019年被發現之後,科學家就馬上利用電波望遠鏡ALMA搜尋環行星盤。在2019年,由A.Isella帶領的團隊率先發表論文顯示兩顆行星附近可能都有塵埃所發出的輻射,但由於解析度不夠高,因此無法百分之百確認這些塵埃輻射是否真的來自環行星盤,或者只是原行星盤的一些特殊結構。一直到最近由M.Benisty所率領的團隊發表了解析度高達20微角秒的最新觀測結果,成功將PDS70c的環行星盤從原行星盤中分離出來,顯示環行星盤的半徑應該小於1.2個天文單位,環行星盤的存在終於獲得最直接的觀測證據。

不過這項發現也帶來一些有趣的問題,像是為何b沒有像c一樣有個很明顯的吸積盤?為何尚未在其他原行星盤的縫隙中發現更多環行星盤?環行星盤是否具有多種型態?相信未來更廣泛更深入的研究將會讓我們更加了解系外衛星的搖籃。

撰文者:吳亞霖

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