哈勃太空望遠鏡發現一個奇怪的「環系統」。
當前瀏覽器不支持播放音樂或語音，請在微信或其他瀏覽器中播放 Frozen Lake (from "The Human Stain", Arr. for Piano & Cello) 音樂： Rachel Portman;Raphaela Gromes - Beyond the Screen - Film Works on Piano
「長蛇座TW」原行星盤中的奇怪陰影（哈勃拍攝）。NASA / ESA / J. Debes（STScI）
近日哈勃太空望遠鏡發現，200光年外，位於長蛇座的恆星「長蛇座TW」周圍存在著一個奇怪的「環系統」，其中至少有2個環的平面與環的其他部分是錯位的，看起來就像一個巨大的「渾天儀」。這種情況天文學家還是第一次看到。
「長蛇座TW」是一顆紅矮星，誕生至今不足1000萬年。它的周圍存在著一個原行星盤。原行星盤是恆星形成過程中出現的以恆星為中心的圓盤狀結構，由氣體和塵埃物質組成，是行星等天體的誕生之處。由於「長蛇座TW」的原行星盤正對著地球，這使得我們能夠一目了然地看到它的內部構造。
2016年，研究人員發現「長蛇座TW」原行星盤中存在一道難以解釋的放射狀陰影。這道陰影並非由行星所投射，而是因為其內側環面與外側環面之間存在夾角。在星光的照射下，翹起的環面便會將陰影投射在外側環面上。
而最近人們又在哈勃太空望遠鏡2021年採集的數據中有了新發現。這些數據來自哈勃執行的一項持續多年跟蹤環恆星盤面陰影變化的任務。研究人員將新的圖像和多年前的圖像進行了對比較，結果發現原來的一道陰影變成了兩道。
針對這種令人困惑的現象，研究人員提出的最優解釋是，存在於「長蛇座TW」原行星盤內部的錯位環面數據不是1個，而是2個。
之所以之前人們沒有能夠發現第二道陰影，是因為當時它們非常靠近，幾乎疊加在了一起。而隨著時間的推移，這兩個影子分離了。
而「長蛇座TW」原行星盤之所以會發生這種奇怪的錯位，最簡單的一種解釋是那裡有兩顆行星，分別運行在稍有不同的軌道平面上。它們之間的距離非常近，且其中一顆行星的運行速度要稍快於另一顆。
這兩顆行星和它們恆星的距離大致相當於木星和太陽的距離，它們所在環面投射出的陰影每環繞恆星一周大約需要15年。它們的引力導致「長蛇座TW」的內側環面以大約5至7度的夾角與外側環面發生錯位。這與太陽系行星軌道面和黃道面之間存在的夾角大小大致處於同一區間，是「典型的太陽繫結構特點」。
「長蛇座TW」原行星盤外側環面與中心恆星的距離大約相當於太陽系柯伊伯帶半徑的數倍。外側環面中還有一道奇怪的縫，縫的寬度大約是冥王星和太陽距離的兩倍，它表明那裡可能還存在著第三顆行星。
無論是導致環面錯位的兩顆行星，還是可能存在的第三顆行星，人類目前還都無法直接拍到它們的影像。因為它們都被「長蛇座TW」相對耀眼的光芒掩蓋掉了，而且原行星盤中的塵埃也會削弱它們的反射光。未來或許可以通過測量「長蛇座TW」因被行星引力拉拽而產生的晃動來確認它們的存在。但是這些行星的公轉周期都很長，完成這一任務可能也要很多年以後了。
「長蛇座TW」原行星盤中的奇怪陰影（哈勃拍攝）。 NASA / ESA / J. Debes（STScI）
「長蛇座TW」原行星盤中的錯位結構（想像圖）。 NASA / ESA / L. Hustak（STScI）
參考
Hubble follows shadow play around planet-forming disc
https://esahubble.org/news/heic2305/