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地球和太阳系的起源激励着科学家和公众。通过研究我们的地球家园和太阳系中其他天体的现状，研究人员已经详细描绘了大约45亿年前，它们从围绕着婴儿太阳的尘埃和气体组成的圆盘演变而来的情况。
随着针对遥远天体的恒星和行星形成研究 取得的惊人进展，我们现在可以研究年轻恒星周围的环境条件，并将它们与早期太阳系的环境进行比较。利用欧洲南方天文台(ESO)的甚大望远镜干涉仪(VLTI)，一个由József Varga领导的来自匈牙利布达佩斯Konkoly天文台的国际研究小组做到了这一点。他们观察了大约500光年外的年轻恒星HD 144432的行星形成盘。
罗伊·范·博克尔说:“在研究星盘最内层的尘埃分布时，我们首次发现了一个复杂的结构，在这样的环境中，尘埃堆积在三个同心圆上。”他是德国海德堡马克斯普朗克天文研究所(MPIA)的科学家，也是发表在《天文学与天体物理学》杂志上的一篇基础研究文章的合著者。
van Boekel补充说:“这个区域与太阳系中岩石行星形成的区域相对应。”与太阳系相比，HD 144432周围的第一个环位于水星的轨道内，第二个环靠近火星的轨道。此外，第三环大致对应木星的轨道。
到目前为止，天文学家已经发现这种结构主要是在更大的尺度上，对应于土星绕太阳运行以外的领域。年轻恒星周围的圆盘上的环系统通常指向在间隙中形成的行星，因为它们在途中积累了尘埃和气体。
然而，HD 144432是第一个如此接近其主星的复杂环系统的例子。它发生在一个富含尘埃的区域，而尘埃是构成像地球这样的岩石行星的基石。假设这些环表明有两颗行星在间隙中形成，天文学家估计它们的质量与木星的质量大致相似。
天文学家确定了圆盘上的尘埃组成，直到与中心恒星的距离，对应于木星到太阳的距离。他们的发现对于研究地球
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和太阳系岩石行星的科学家来说非常熟悉:各种硅酸盐(金属-硅-氧化合物)和其他存在于地壳和地幔中的矿物质，以及可能存在于水星和地球核心中的金属铁。如果得到证实，这项研究将是第一个在行星形成盘中发现铁的研究。
“到目前为止，天文学家已经解释了用碳和硅酸盐尘埃的混合物观察到的尘埃盘，这种物质我们在宇宙中几乎无处不在，”van Boekel解释说。然而，从化学的角度来看，铁和硅酸盐的混合物更可能出现在热的内盘区域。
事实上，这篇基础研究文章的主要作者瓦尔加应用于数据的化学模型，在引入铁而不是碳时，得出了更好的拟合结果。
此外，在HD 144432盘中观测到的尘埃温度可高达1800开尔文(约为144432)。1500摄氏度)的内缘和温和的300开尔文(大约。25摄氏度)。矿物和铁在恒星附近的高温区域熔化并重新凝聚，通常形成晶体。
反过来，碳颗粒将无法在高温下存活，而是以一氧化碳或二氧化碳气体的形式存在。然而，碳可能仍然是寒冷的外盘中固体颗粒的重要组成部分，这是本研究无法追踪的。
富含铁和缺乏碳的尘埃也很适合太阳系的条件。水星和地球是富含铁的行星，而地球的碳含量相对较少。“我们认为HD 144432盘可能与早期的太阳系非常相似，为我们今天所知道的岩石行星提供了大量的铁，”van Boekel说。“我们的研究可能会成为另一个例子，表明我们太阳系的组成可能是非常典型的。”
只有通过VLTI提供的高分辨率观测才能检索结果。通过将ESO帕拉纳天文台的4台VLT 8.2米望远镜组合在一起，他们可以像天文学家使用直径为200米的主镜望远镜一样分辨细节。Varga, van Boekel和他们的合作者使用三种仪器获得数据，以获得1.6到13微米的宽波长覆盖范围，代表红外光。
MPIA为重力和多孔径中红外光谱实验(MATISSE)这两个装置提供了重要的技术元素。马蒂斯的主要目的之一是研究年轻恒星周围的盘状岩石行星形成区。“通过观察恒星周围原行星盘的内部区域，我们的目标是探索盘中包含的各种矿物质的起源，这些矿物质后来将形成像地球这样的行星的固体成分，”MPIA主任、马蒂斯仪器的联合负责人托马斯·亨宁说。
然而，用干涉仪制作图像，就像我们习惯从单个望远镜获得的图像一样，不是直截了当的，而且非常耗时。一种更有效地利用宝贵的观测时间来破译目标结构的方法是将稀疏数据与潜在目标配置的模型进行比较。在hd144432磁盘的情况下，三环结构代表最好的数据。
除了太阳系，HD 144432似乎提供了另一个在富含铁的环境中形成行星的例子。然而，天文学家不会就此止步。
van Boekel指出:“我们仍然有一些有希望的候选者在等待VLTI进一步观察。”在早期的观察中，研究小组发现了许多围绕年轻恒星的圆盘，这些圆盘的结构值得重新审视。然而，它们将使用最新的VLTI仪器揭示它们的详细结构和化学成分。最终，天文学家可能能够澄清行星是否通常在靠近其母恒星的富含铁的尘埃盘中形成。
更多信息:J. Varga等人，HD 144432多环内盘富含铁的尘埃的中红外证据，《天文学与天体物理
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学》(2023)。0004 - 6361/202347535 DOI: 10.1051 /
马克斯·普朗克学会提供
引用本文:天文学家在一个行星形成盘中观察到三个铁环(2024年1月8日)
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