行星盤周圍行星形成帶的三環結構，金屬和礦物作為行星構件的儲存庫。
包括馬克斯·蒲朗克天文學研究所（MPIA）的天文學家在內的一組研究人員在一顆年輕恆星的內行星形成盤的行星苗圃中發現了乙個三環結構。 這種配置表明，在環之間的間隙中正在形成兩顆與木星質量相當的行星。 詳細分析與固體鐵顆粒的豐度一致，並補充了粉塵成分。 因此，該圓盤可能含有類似於太陽系類地行星中發現的金屬和礦物。 它讓我們得以一窺 40 多億年前水星、金星和地球等岩石行星形成期間類似於早期太陽系的條件。
地球和太陽系的起源激發了科學家和公眾的靈感。 通過研究我們的母星和太陽系中其他物體的現狀，研究人員詳細了解了它們在大約45億年前從圍繞嬰兒太陽的塵埃和氣體盤演變而來的條件。
隨著在研究遙遠天體的恆星和行星形成方面取得的驚人進展，我們現在可以研究年輕恆星的周圍環境，並將其與早期太陽系的條件進行比較。 使用歐洲南方天文台（ESO）的甚大望遠鏡干涉儀（VLTI），由匈牙利布達佩斯Konkoly天文台的József Varga領導的國際團隊做到了這一點。 他們在大約500光年外觀測了年輕恆星HD的行星形成盤144432。
在研究塵埃在圓盤最內層區域的分布時，我們首次檢測到一種複雜的結構，其中塵埃在這種環境中積聚在三個同心環中，“Roy van Boekel說。 他是德國海德堡馬克斯·蒲朗克天文學研究所（MPIA）的科學家，也是發表在《天文學與天體物理學》雜誌上的基礎研究文章的合著者。 “這個區域對應於太陽系中形成岩石行星的區域，”Van Boekel補充道。 與太陽系相比，HD 144432周圍的第乙個環在水星的軌道內，第二個環靠近火星的軌道。 此外，第三環大致對應於木星的軌道。
新手指導計畫
到目前為止，天文學家主要在與土星圍繞太陽旋轉的場相對應的更大尺度上發現了這種配置。 年輕恆星周圍圓盤中的環系統通常指向在虛空中形成的行星，因為它們沿途積聚了塵埃和氣體。 然而，HD 144432是如此接近其主星的複雜環系統的第乙個例子。 它發生在富含塵埃的地區，塵埃是地球等岩石行星的組成部分。 假設這些環表明有兩顆行星在縫隙中形成，天文學家估計它們的質量與木星的質量大致相似。
天文學家確定了整個圓盤的塵埃組成，直到它與中心恆星分離，對應於木星與太陽的距離。 他們的發現對於研究地球和太陽系岩石行星的科學家來說非常熟悉：地殼和地幔中存在的各種矽酸鹽（金屬 - 矽 - 氧）和其他礦物，以及可能的金屬鐵，如水星和地核。 如果得到證實，這項研究將是第乙個在行星形成盤中發現鐵的研究。
該影象是使用VLTI觀察的HD 144432盤的草圖。 資料與三個同心環的結構一致。 環之間的間隙通常表明大型行星是通過沿著它們圍繞主星的軌道積聚塵埃和氣體而形成的。 矽酸鹽礦物主要以晶體形式存在於內部熱區。 VLTI觀測不能約束冷的外盤。 **j. varga et al. / mpia
到目前為止，天文學家已經用碳和矽酸鹽塵埃的混合物解釋了塵埃盤的觀測結果，我們幾乎可以在宇宙中任何地方找到這些塵埃，“van Boekel解釋說。 然而，從化學角度來看，鐵和矽酸鹽的混合物對於熱內盤區域更為合理。 事實上，基礎研究文章的主要作者varga應用於資料的化學模型，在引入鐵而不是碳時產生了更好的擬合結果。
此外，在HD 144432盤內邊緣觀察到的塵埃溫度可高達1800開爾文（約1500攝氏度），而在更遠的距離可達300開爾文（約25攝氏度）。 礦物和鐵在恆星附近的高溫區域熔化並重新凝結，通常以晶體的形式出現。 反過來，碳顆粒不會在高溫下存活，而是以一氧化碳或二氧化碳氣體的形式存在。 然而，碳可能仍然是冷外盤中固體顆粒的重要組成部分，這是本研究中的觀測無法追蹤的。
富鐵和貧碳的塵埃也非常適合太陽系的條件。 水星和地球是富含鐵的行星，而地球的碳相對較少。 “我們認為HD 144432盤可能與早期太陽系非常相似，它為我們今天所知道的岩石行星提供了大量的鐵，”Van Boekel說。 “我們的研究可能是另乙個例子，說明我們太陽系的組成可能非常典型。
只能通過VLTI提供的非常高解像度的觀測來檢索結果。 通過結合 ESO Paranal 天文台的四個 VLT 8使用2公尺望遠鏡，他們可以像天文學家使用直徑為200公尺的主鏡一樣解析細節。 Varga、Van Boekel 和他們的合作者使用三種儀器獲得資料，以獲得來自 16 至 13 微公尺的寬波長覆蓋範圍，代表紅外光。
MPIA為Gr**ity和Multi Aperture中紅外光譜實驗（MATISSE）提供了重要的技術要素。 馬蒂斯的主要目的之一是研究這顆年輕恆星周圍圓盤的岩石行星形成區域。
通過觀察恆星周圍原行星盤的內部區域，我們的目標是探索盤中所含各種礦物的起源 - 這些礦物後來將形成地球等行星的固體組成，“MPIA主任兼馬蒂斯儀器的聯合PI托馬斯·亨寧說。
然而，用干涉儀製作影象，就像我們習慣於從單個望遠鏡獲得的影象一樣，並不簡單且非常耗時。 更有效地利用寶貴的觀察時間來破譯物體的結構是將稀疏資料與潛在目標配置的模型進行比較。 對於HD 144432盤，三環結構最能代表資料。
除了太陽系之外，HD 144432似乎提供了另乙個在富含鐵的環境中形成行星的例子。 然而，天文學家並沒有止步於此。 “我們仍然有許多有前途的候選人在等待VLTI仔細研究，”Van Boekel指出。 在早期的觀測中，研究小組在這顆年輕恆星周圍發現了許多圓盤，表明了值得重新審視的配置。 然而，他們將使用最新的VLTI儀器來揭示它們的詳細結構和化學成分。 最終，天文學家可能能夠澄清行星是否通常形成於靠近其母星的富含鐵的塵埃盤中。
參考資料：“HD 144432多環內盤中鐵粉的中紅外證據”，作者：J varga， l. b. f. m. waters， m. hogerheijde， r. van boekel， a. matter， b. lopez， k. perraut， l. chen， d. nadella， s. wolf， c. dominik， ákóspál， p. ábrahám， j.-c.augereau， p. boley， g. bourdarot， a. caratti o garatti， f. cruz-sáenz de miera， w. c. danchi， v. gámez rosas， th. henning， k.-h.hofmann， m. houllé， j. w. isbell， w. jaffe， t. juhász， v. kecskeméthy， j. kobus， e. kokoulina， l. labadie， f. lykou， f. millour， a. moór， n. morujão， e. pantin， d. schertl， m. scheuck， l. van haastere， g. weigelt， j. woillez and p.Woitke，2024 年 1 月 8 日，天文學和天體物理學。
doi： 10.1051/0004-6361/202347535
參與這項研究的MPIA研究人員是Roy van Boekel，Marten Scheuck，Thomas Henning，Jacob WIsbell， Ágnes Kóspál（也是匈牙利布達佩斯的Konkoly天文台，匈奴任天文和地球科學研究中心[Konkoly]; CSFK，MTA卓越中心，匈牙利布達佩斯[CSFK]; 匈牙利布達佩斯羅蘭大學[ELTE]）、Alessio Caratti o Garatti（也是義大利那不勒斯的Capodimonte天文台）。