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新发现：三恒星系统的奇特原行星盘

利用超大大望远镜（VLT）和阿塔卡马毫米/亚毫米阵列（ALMA），天文学家发现了一个罕见的围绕三恒星系统的原行星盘。科学家认为原行星盘可能被恒星的引力拉断了，或者是盘中诞生了一颗新行星。

三恒星系统及周围原行星盘的观测图片。（Credit:ESO/L. Calçada, Exeter/Kraus et al.）

新发现的原行星盘隶属于编号为GW Orionis的三恒星系统，它位于猎户座，距离地球约1,312光年。

GW Orionis有三颗恒星，其中编号A和B这个内部恒星以相距一个天文单位的轨道彼此绕行，而第三颗恒星C以大约八个天文单位的距离绕行A和B的双星系统。

新观测表明这个三星系统的大型原行星盘中有三个方向不同的独立的环，它们位于距其中心约46、185和340天文单位的位置。其中内环相对于两个外环和三恒星系统非常不对齐。

如果有行星在内外环之间的间隙中形成，那么它的位置将离恒星非常远。类比太阳系，海王星离太阳只有30 个天文单位。

科学家在内环的内边缘检测到温暖的气体和散射的辐射。

“在我们的图像中，我们看到了现在原行星盘外部的内环的阴影，”论文第一作者、英国埃克塞特大学（University of Exeter）的Stefan Kraus教授说，“与此同时，ALMA允许我们测量投射阴影的内环精确形状。结合这些信息，我们可以得出未对准的内环和扭曲的原行星盘3D图像。”

研究人员还使用红外波长的望远镜阵列，绘制了三颗恒星整个轨道周期的轨迹图。三颗恒星的完整轨道周期超过11年。

研究小组发现这三颗恒星不在同一平面上绕行，但是它们彼此之间以及相对于原行星盘的位置都有偏差。

文章合作者、美国密歇根大学（University of Michigan）的John Monnier教授说：“这对于了解恒星如何影响原行星盘至关重要。”

Kraus教授及其同事将观测到的原行星盘偏差与原行星盘撕裂效应联系起来。这个效应是指恒星在不同平面上的引力会扭曲并破坏原行星盘。

他们的模拟计算表明，三颗恒星的轨道的偏差可能导致其周围的盘破裂成不同的环。

而另一个研究团队却给出了不同的解释，他们认为是在环的间隙处有一颗新诞生的行星。

加拿大维多利亚大学（University of Victoria）的Nienke van der Marel博士说：“我们的模拟表明，仅来自三颗恒星的引力不能解释符合观测那么大的偏差现象。我们认为需要在这些环之间存在一个行星，以解释为什么原行星盘被撕裂了。这颗行星可能在当前的内环和外环的位置上划出了一个尘埃间隙，并损坏了原行星盘。”

Kraus教授说：“内环中的尘埃足够产生30个地球，所以环中诞生新的行星是完全可能的。如果未来的研究探测到了这颗奇异的行星，无论它是否已经存在或仍在形成，这将是有史以来第一颗绕三颗恒星运行的行星，它将拥有一个非常不寻常的轨道。”

对于这项新研究，研究团队发表了两篇论文，分别刊登于2020年9月4日的《科学》和2020年5月21日的《天体物理期刊》杂志上。