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鄰近系外行星系統中發現與太陽系相同的彗星晶體

根據赫歇爾太空望遠鏡( Herschel space observatory)的觀測資料,比利時魯汶大學(KU Leuven)科學家Ben de Vries等人在繪架座Beta(Beta Pictoris)周圍發現和我們太陽系彗星相同的原始物質。

繪架座Beta這顆恆星年齡僅約兩百萬歲,以天文觀點而言算是相當年輕的恆星,距離地球約63光年,擁有一顆氣體巨行星和尚未消散的塵埃碎屑盤(dusty debris disc);這個塵埃碎片盤會隨時間演化成充斥著冰質天體、如甜甜圈狀模樣的結構,形成類似我們太陽系海王星軌道以外的古柏帶(Kuiper Belt)。

赫歇爾太空望遠鏡以紅外波段觀測繪架Beta周圍低溫的塵埃,天文學家首度得以取得這個行星系統的塵埃組成成分訊息。其中最有趣的是橄欖石(olivine),這種礦物通常會在靠近新生恆星的原行星盤中形成礦物結晶,後來才與其他物質合併成為小行星、彗星或行星的一部份。

科學家也對橄欖石的來源相當關心,因為橄欖石來源多樣,其中富鎂變種(magnesium-rich variety)可在微小且原始的冰質天體中發現,如彗星等;而富鐵橄欖石(iron-rich olivine)則主要在大型的小行星中發現,如智神星等,這類小行星因為質量夠大,在形成早期,內部曾經歷被加熱而發生分異作用,也就是重的物質向內沈,輕的物質往上浮的「加工」過程。

赫歇爾太空望遠鏡在距離繪架Beta母恆星約15~45AU之處偵測到原始的富鎂橄欖石,此處溫度低達攝氏零下190度。而作為比較,地球距離太陽約1AU,而古柏帶則涵蓋距離太陽約30~50AU之間的範圍。此外,由赫歇爾料,de Vries等人估算繪架Beta周圍這個區域內的橄欖石含量約佔此區總質量的4%。de Vries等人推測:這些橄欖石應該原本含在彗星中,後經由這些冰質天體之間的碰撞,隨彗星碎片而散佈在這塊區域中。

de Vries表示:4%的橄欖石含量,與太陽系中的17P/Holmes和73P/Schwassmann-Wachmann 3等彗星相當接近,這些彗星的富鎂橄欖石含量都約在2%~10%之間。既然橄欖石只能在距離中央母星約10AU以內的地方結晶成晶體,那麼在距離母恆星遠達15~45AU的繪架座Beta低溫塵埃碎屑盤中發現這些富鎂橄欖石,意味著這些橄欖石得從靠近母恆星的地方逐漸向外傳遞到行星系統外圍區域。這種「徑向混合(radial mixing)」的傳遞機制,在許多新生恆星周圍轉動中的原行星盤演化模擬理論中都出現過,主要是受到母恆星的恆星風和輻射加熱,再加上行星形成過程致使塵埃碎屑盤本身有溫差和紊流的結果。

這些發現都顯示年輕時期的太陽系和繪架Beta系統之間,其物質傳遞過程的效率相當近似:然而繪架Beta的質量約為太陽的1.5倍,亮度約為太陽的8倍,而且它的行星系統結構也與現今的太陽系不同,由此可證:這種徑向傳遞,應該與行星系統本質特性及細節無關。

資料來源:Comet crystals found in a nearby planetary system. EAS [03 Oct 2012]

轉載自 網路天文館

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