根據天文學家和天體物理學家的說法，行星誕生於原行星盤–圍繞年輕新生恆星的灰塵和氣體環。儘管在整個宇宙中已經探測到了數百個這樣的星盤，但事實證明在這些環境中觀察實際的行星誕生和形成是一件非常困難的事情。
來自哈佛大學天體物理學中心和史密森學會的天文學家們現在開發出了一種可以探測這些難以捉摸的新生行星的新方法。有了它，他們發現了一個潛伏在盤中的小型海王星或土星類行星的“煙槍”證據。這一結果於9月14日發表在《The Astrohysical Journal Letters》上。
領導這項新研究的天體物理中心博士后Feng Long說道：“直接探測年輕行星是非常具有挑戰性的，到目前為止只在一兩個案例中獲得成功。這些行星對我們來說總是太微弱了，因為它們嵌在厚厚的氣體和灰塵層中。”
相反，科學家們必須尋找線索來推斷一顆行星正在塵埃下發展。
“在過去的幾年時間裡，我們已經看到磁盤上出現了許多結構，我們認為這些結構是由行星的存在造成的，但它也可能是由其他東西造成的，”Long說道，“我們需要新的技術來觀察和支持一個行星的存在。”
Long決定為她的研究重新檢查一個被稱為LkCa 15的原行星盤。該盤位於518光年之外，位於天空中的金牛座。在此之前，研究人員利用ALMA天文台的觀測報告了該盤中行星形成的證據。
在深入研究主要於2019年獲得的關於LkCa 15的新高分辨率ALMA數據之後，Long發現了兩個以前沒有被探測到的微弱特徵。
在距離恆星約42個天文單位的地方，Long發現了一個塵埃環，其中有兩束獨立而明亮的物質在其中運行。這些物質的形狀是一個小團塊和一個較大的弧形，它們之間相隔120度。
為了弄清楚是什麼導致了物質的堆積，Long用計算機模型檢查了這種情況。結果她發現它們的大小和位置跟行星存在的模型相符。
“這個弧形和團塊相隔大約120度，”Long說道，“這種程度的分離並不只是發生了–它在數學上非常重要。”
Long指出空間中被稱為拉格朗日點的位置，在那裡，兩個運動中的天體–如恆星和軌道上的行星–在它們周圍產生增強的吸引力區域，物質可能在那裡聚集。
“我們看到，這種物質不僅僅是自由漂浮，它是穩定的且根據物理學和所涉及的天體，對它想要的位置有偏好，”Long解說道。
在這種情況下，Long檢測到的弧線和物質團塊位於L4和L5拉格朗日點。在它們之間隱藏的60度是一顆小行星，這造成了L4和L5點的灰塵堆積。
根據研究結果，這顆行星約有海王星或土星那麼大，其歷史大概有100萬到300萬年。
由於技術上的限制，直接對這顆新生的小行星進行成像可能不可能很快實現。然而Long相信對LkCa 15的進一步ALMA觀測可以為她的行星發現提供額外的證據。
另外，她還希望她檢測行星的新方法–物質優先積聚在拉格朗日點–能在未來被天文學家所利用。
“我確實希望這種方法能在未來被廣泛採用。唯一需要注意的是，這需要非常深的數據，因為信號很弱，”Long說道。