圍繞御夫座AB星旋動的圓盤內出現“扭曲”，科學家認為那是行星正在形成的位置。

據外媒報道，國外天文學家利用歐洲南方天文臺設在智利的望遠鏡，在距地球520光年的御夫座AB星附近，捕捉到行星的誕生過程。據悉，這是人類有史以來，第一次直接捕捉到一顆行星誕生的過程。

科學家使用望遠鏡觀測到圍繞御夫座AB星旋動的圓盤內有一個螺旋結構，螺旋結構內有氣體和塵埃組成的一種“扭曲”模式，標志著行星正在凝聚的位置。該研究報告發表在《天文和天體物理學》周刊上。

6月9日，類似火玫瑰綻放的“行星誕生”畫面引發網友熱議。這顆行星是不是500多年前就形成了？行星是如何誕生的？對此，記者采訪了南京大學天文與空間科學學院系外行星課題組副教授張輝。

520年只是一瞬間 我們正看著一顆行星形成

新京報：此次拍攝到的行星形成的位置在御夫座AB星，距地球520光年，這是否意味著拍攝時行星已經形成？

張輝：御夫座在銀河系內，離我們520光年。一光年是光走一年的距離，我們現在看到的圖片是該系統520年前的樣子。行星在原恒星盤中的演化時間長達幾百萬年，相比而言，520年只是一個瞬間，因此可以認為我們正看著一顆行星在御夫座AB的恒星盤里形成。

行星系統的形成過程大概分成幾個時期，第一個時期是行星在氣體盤中的吸積與生長階段，這一階段一般持續幾百萬年，直到氣體盤在星風的作用下消散，這相當于行星在“襁褓”中的時間，屬于行星的幼年期。從此次拍攝來看，吸積盤中的氣體還沒有完全消散，說明這是一個非常年輕的行星系統。

新京報：科學家是如何捕捉到這個過程的？是圖片還是視頻？拍攝后需要特殊處理嗎？

張輝：科學家可以把距離太陽比較近的年輕恒星全部列一個表，大約有百十來顆，對這些恒星逐個拍照“篩查”，大部分年輕恒星周邊都有盤狀結構，再對此進行研究。

此次拍攝應該不是視頻，因為拍視頻沒有太大意義。玫瑰花旋臂結構發生變化的時標非常長，如果這顆行星距離主星40AU，那它運動一個周期的時間需要200年-300年，在我們觀測的這段時間內不會產生太大變化。所以其實是拍了很多幅照并疊加起來，再經過降噪處理出來的結果。

新京報：為什么以往沒有拍攝到行星誕生的過程，在技術上需要哪些條件？

張輝：以往大家希望能拍到這樣的畫面，拍到行星形成過程中的“氣體盤”。但之前的幾十年里，觀測技術達不到。

大多數恒星離我們的距離很遠，它們的氣體盤對我們視線的張角非常小，要去分辨這樣的盤和上面的結果在技術上很困難，需要口徑很大的望遠鏡、并排除地球大氣抖動的干擾，之前的望遠鏡達不到這樣的水平。

這次觀測用的就ALMA望遠鏡，它是一個毫米波波段的射電望遠鏡陣，由很多的小口徑的望遠鏡拼起來等效大口徑的望遠鏡，因此能夠比較細節地分辨“盤”上的一些結構。觀測者在兩個旋臂結構交接的地方拍到了一個明亮的團塊，并據此認為這就是正在吸積氣體的行星。

但目前還有一些爭論，因為這篇文章剛發布。另一個課題組認為，類似的旋臂結構也可能是由雙星形成。數值模擬發現，如果在距離中央恒星大概40AU（天文單位，指地球到太陽的距離，1AU約1.5億公里）的地方有一顆伴星，其運動對恒星盤的擾動也可產生類似旋臂結構。

所以這次拍到的是潛在的行星形成過程，包括這篇論文的名字寫的也是“可能的證據”。

觀測結果對研究行星最終形成路徑很有價值

新京報：關于行星的誕生，目前科學界有哪些理論假說？

張輝：行星形成有很多理論模型，大體可分為兩種。

一種叫“核吸積”模型，是一個“自下而上”的過程：原恒星盤內大量微米量級的塵埃通過互相碰撞、粘黏生長成很多毫米到厘米量級的小“鵝卵石”；然后經過“卵石吸積”過程緩慢生長到大量公里量級的“星子”；這些星子相互碰撞并合，其中某些幸運兒有機會生長為更大的行星“胚胎”，或稱為“行星核”。

“行星核”吸積其周圍的固體顆粒和氣體的過程，就是“核吸積”過程。目前，這一模型能夠解釋大部分的觀測結果，因此也被大多數人所接受。

還有另一種模型認為，行星的形成過程可能跟恒星類似，是一個“自上而下”的過程。也就是說在恒星形成過程中，具有巨大質量的氣體團塊在“引力不穩定性”的作用下分裂、塌縮，在塌縮的過程中團塊開始旋轉，由于離心力的作用而越來越扁形成原恒星盤，在盤中央高密度區形成恒星。

與此同時，原恒星盤上其他地方也可能發生局部的“引力不穩定”，而分裂形成更小的團塊，這些小尺度的團塊最終塌縮形成行星。

這一模型可以解釋一些軌道周期較長、質量較大的行星的形成過程，但在解釋小質量行星的形成時遇到了困難。因此大家猜測，行星的形成是一個復雜的過程，并非由單一機制所決定。

新京報：從此次拍攝到的畫面看，你認為這顆行星可能屬于哪種形成類型？拍攝到的畫面對未來研究有哪些意義？

張輝：這次的觀測很有意思的地方在于玫瑰狀的旋臂結構。之前我們做過很多的模擬，發現如果不考慮恒星盤的“自引力”，旋臂應該是一個相對緊致整齊的結構。如果考慮恒星盤上氣體的“自引力”，在某些情況下可能觸發“引力不穩定”效應，會自發形成類似玫瑰狀的多旋臂結構。

這說明，這顆行星可能是伴隨著原恒星盤的“引力不穩定”過程形成的。因為觀測結果5月份剛出來，現在大家還在討論當中，看哪種模型更能解釋現在的觀測結果。這在未來對我們研究最終行星形成的路徑是非常有價值的。

同時要說明的是，核吸積模型和引力不穩定模型有本質區別。但是太陽系外行星非常多，恒星的物理狀況也是千差萬別，所以很可能有一部分行星通過核吸積形成，另外一部分通過引力不穩定形成，在大自然里什么樣的可能性都會有。

行星演化長達幾十億年 壽命取決于宿主恒星

新京報：地球最初的誕生過程是否也可能是這樣一幅畫面？

張輝：其實我們也挺好奇，按照現在對太陽系的研究，太陽系原恒星盤的初始質量不足以引發“引力不穩定”效應。所以，我們認為太陽系的形成可能是核吸積模型，是相對平緩的過程。而從地球大氣成分來看，地球很可能屬于氣體盤完全消散以后形成的“第二代行星”，但目前尚無定論。

對于很多太陽系外的行星，我們對其氣體和固體的比例進行研究，發現如果這個行星是在氣體還沒消散之前形成的，它一般會具有較厚的氣體殼層，且大氣層中氫和氦元素的比例會比較高，對于這樣的行星，我們稱之為“第一代行星”。

而太陽系內的地球、水星等類地行星，氫和氦的含量相對較低，說明它們可能是在氣體盤完全消散以后形成的“第二代行星”。正是因為地球在氣體盤消散以后形成的，所以地球上才可能出現生命，如果在氫氣包裹的行星表面，生命出現的可能性會大大降低。

新京報：行星的生命周期一般有多長？以往有拍到過行星死亡的過程嗎？

張輝：行星呆在氣體盤襁褓中的時間，大概100萬年到1000萬年，取決于氣體盤的壽命。這段時間相對于行星的整個生命來說很短，但其大部分質量增長都是在這段時間內完成的。

等氣體消散了，行星對氣體的吸積過程也就停止了，后續還會吸積一些固體，但總體質量的變化將很小，可以說就是“長成了”。行星大部分的壽命，是在此后跟其他的行星、星子、固體塵埃的相互作用，這個演化時間可以長達幾十億年，比如說地球已經45億多歲了。

恒星有核反應，一種核燃料燒完了就進入下一階段，最后就熄滅了，變成白矮星或者中子星甚至黑洞。而行星不同，行星沒有特別巨大的變化的話，它會一直在那里。

太陽這樣的恒星再過50多億年后會變成一個紅巨星，其半徑會膨脹200多倍，對地球產生一個災難性后果，地球很可能最后會被膨脹后的太陽吞噬掉。

太陽變成紅巨星后，再過幾十億年的演化會在一次超新星爆發后熄滅并變成白矮星，此時整個太陽系內的行星將遭受“滅頂之災”，其中一些會被直接摧毀，另一些可能被拋射到宇宙中變成“流浪行星”。當然也可能會有一些幸存下來，成為圍繞白矮星運動的行星。從這種意義來說，行星的壽命主要取決于其宿主恒星。

行星會被恒星吞噬掉，之前有過這樣的理論研究，也有觀測上的間接證據，即行星被撕碎以后，掉到恒星上會改變恒星大氣層的金屬豐度。但想直接拍攝到恒星吞噬行星的過程，是非常難的。