行星是在什麼時候形成的?可能比你想象的還要早。近日，一個由荷蘭

、瑞典和丹麥天文學家組成的研究小組在《自然·天文》發表文章稱，對恒星係統TMC1A的de觀guan測ce顯xian示shi，行xing星xing的de孕yun育yu過guo程cheng早zao在zai恒heng星xing形xing成cheng早zao期qi就jiu啟qi動dong了le。這zhe更geng新xin了le人ren們men對dui行xing星xing形xing成cheng時shi間jian的de認ren識shi，而er且qie或huo許xu還hai能neng解jie釋shi木mu星xing和he土tu星xing等deng巨ju型xing行xing星xing的de形xing成cheng問wen題ti。

　　誕生於原恒星的“胚胎”

　　最(zui)近(jin)二(er)十(shi)多(duo)年(nian)來(lai)，天(tian)文(wen)學(xue)家(jia)已(yi)經(jing)發(fa)現(xian)了(le)數(shu)以(yi)千(qian)計(ji)的(de)係(xi)外(wai)行(xing)星(xing)。統(tong)計(ji)研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)
，行(xing)星(xing)在(zai)銀(yin)河(he)係(xi)中(zhong)是(shi)廣(guang)泛(fan)存(cun)在(zai)的(de)，幾(ji)乎(hu)每(mei)一(yi)顆(ke)類(lei)似(si)太(tai)陽(yang)的(de)恒(heng)星(xing)周(zhou)圍(wei)都(dou)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)一(yi)顆(ke)或(huo)多(duo)顆(ke)行(xing)星(xing)。關(guan)於(yu)行(xing)星(xing)是(shi)如(ru)何(he)形(xing)成(cheng)的(de)，長(chang)期(qi)以(yi)來(lai)都(dou)是(shi)天(tian)文(wen)學(xue)中(zhong)一(yi)個(ge)重(zhong)大(da)而(er)基(ji)本(ben)的(de)問(wen)題(ti)。

　　經jing過guo不bu懈xie的de努nu力li，天tian文wen學xue家jia逐zhu漸jian勾gou畫hua出chu了le行xing星xing係xi統tong形xing成cheng的de大da致zhi輪lun廓kuo。宇yu宙zhou空kong間jian中zhong的de一yi團tuan分fen子zi雲yun在zai引yin力li作zuo用yong下xia發fa生sheng收shou縮suo，在zai它ta的de中zhong心xin部bu分fen，溫wen度du不bu斷duan升sheng高gao
，形xing成cheng所suo謂wei的de“原恒星”。而er包bao裹guo在zai周zhou圍wei的de物wu質zhi在zai引yin力li和he自zi轉zhuan的de共gong同tong作zuo用yong下xia
，一yi邊bian朝chao著zhe中zhong心xin的de原yuan恒heng星xing下xia落luo，同tong時shi逐zhu漸jian向xiang原yuan恒heng星xing的de赤chi道dao平ping麵mian方fang向xiang聚ju集ji，形xing成cheng一yi個ge扁bian平ping的de原yuan行xing星xing盤pan。此ci時shi原yuan恒heng星xing和he盤pan都dou被bei包bao裹guo在zai一yi個ge巨ju大da的de氣qi體ti包bao層ceng裏li
，如ru同tong正zheng在zai孵fu化hua的de雞ji蛋dan
，包bao層ceng裏li的de氣qi體ti還hai在zai不bu斷duan地di下xia落luo到dao原yuan恒heng星xing，及ji其qi附fu屬shu的de盤pan上shang
，天tian文wen學xue家jia把ba這zhe一yi過guo程cheng形xing象xiang地di稱cheng為wei恒heng星xing胚pei胎tai的de“生長”。這一階段持續的時間大約為1萬到10萬年。

　　但dan是shi這zhe種zhong生sheng長chang並bing非fei是shi無wu限xian持chi續xu的de
，而er是shi會hui由you於yu胚pei胎tai自zi身shen的de原yuan因yin被bei打da破po。在zai接jie下xia來lai數shu十shi萬wan到dao數shu百bai萬wan年nian的de時shi間jian裏li，隨sui著zhe原yuan恒heng星xing溫wen度du升sheng高gao，星xing風feng和he紫zi外wai輻fu射she越yue來lai越yue強qiang烈lie，最zui終zhong驅qu散san了le包bao裹guo在zai周zhou圍wei的de氣qi體ti包bao層ceng

，恒heng星xing胚pei胎tai破po殼ke而er出chu。但dan它ta還hai不bu算suan嚴yan格ge意yi義yi上shang的de恒heng星xing，因yin為wei溫wen度du還hai不bu夠gou高gao，不bu足zu以yi引yin發fa氫qing核he聚ju變bian。因yin為wei丟diu掉diao了le絕jue大da部bu分fen的de氣qi體ti包bao層ceng
，原yuan恒heng星xing的de質zhi量liang就jiu幾ji乎hu不bu再zai增zeng長chang了le
，但dan此ci時shi行xing星xing的de“種子”——原行星盤中的塵埃粒子卻在不斷碰撞、粘連
、融合
，逐漸長大
，形成行星的最原始胚胎——“星子”。

　　略有不足的質量估算方法

　　雖然這個理論得到了很多觀測證據的支持，但是有相當多的細節還需要完善。其中一個問題是，目前已經觀測到了為數眾多的年齡大於200萬年的“成熟”deyuanxingxingpan，tamendepingjunzhiliangzhixiangdangyuhaiwangxing，wufaxingchengxiangmuxinghetuxingzheyangdejuxingxing。zheshiyouyuxingxingshiyuanxingxingpanzhongdewuzhijujierchengde，xianeryijianxingxingdezhiliangbuhuichaoguoyuanxingxingpandezongzhiliang。huanyanzhi，yuanxingxingpanzhongdewuzhizongliangjuedinglexingxingzhiliangdeshangxian。

　　為了解決這個矛盾
，天文學家們重新審視了測量原行星盤質量的方法。原行星盤是星際物質坍縮
、吸積而來的，星際物質包含兩個部分：氣體和塵埃。其中氣體占大部分
，總質量大約是塵埃的100倍。然而氣體的主要成分是氫分子(H2)，在zai低di溫wen時shi幾ji乎hu不bu發fa出chu輻fu射she，因yin此ci天tian文wen學xue家jia往wang往wang通tong過guo測ce量liang塵chen埃ai在zai亞ya毫hao米mi波bo段duan的de熱re輻fu射she來lai估gu計ji塵chen埃ai的de質zhi量liang，進jin而er根gen據ju氣qi體ti和he塵chen埃ai的de比bi例li估gu算suan原yuan行xing星xing盤pan的de總zong質zhi量liang。

　　不過這種方法需要假設塵埃粒子是相對比較“透明”的，而實際情況是它們的透明度與塵埃粒子的大小、溫wen度du等deng諸zhu多duo因yin素su都dou有you關guan。如ru果guo錯cuo誤wu地di估gu計ji了le塵chen埃ai的de透tou明ming度du，就jiu會hui低di估gu行xing星xing盤pan的de總zong質zhi量liang。另ling一yi方fang麵mian，原yuan行xing星xing盤pan中zhong的de塵chen埃ai相xiang對dui於yu氣qi體ti的de實shi際ji比bi率lv可ke能neng遠yuan低di於yu星xing際ji物wu質zhi，這zhe也ye會hui導dao致zhi得de到dao的de總zong質zhi量liang比bi實shi際ji情qing況kuang要yao低di。

　　另一種更為直接的方法就是觀測某種氣體分子發出的譜線來估算氣體的質量，繼而得到盤的總質量。一氧化碳(CO)是星際介質和原行星盤中廣泛存在的一種分子，其中含量最豐富的CO分子因為透明度太低
，不適合觀測，但是由碳和氧的同位素組成的幾種同位素體
，例如13CO、C18O則含量適中——既不太高，因而具有足夠高的透明度
，又沒有低到無法觀測的程度，很適合測量氣體的總質量。

　　但是CO分子及其同位素體在盤的外側溫度比較低的地方會“凍結”成固態的幹冰，這部分分子就無法被觀測到。此外，部分CO分子還會發生化學反應
，轉換成CO2和一些有機分子。一些觀測表明，由這種方法得到的盤質量比通過塵埃得到的結果還要低。

　　更早更快的孕育過程

　　這次天文學家觀測到TMC1A是一個年輕的低質量原恒星係統，帶有一個半徑為100天文單位(AU，1天文單位為1.496×108千米)的原行星盤，位於著名的金牛座分子雲裏，距離地球140秒差距(約460光年)，nianlingzuiduozhiyoujishiwannian。xianqiandeguancebiaoming，zhegeyuanhengxingxitongbeiyigeyouxingjiwuzhisuozuchengdejudadebaocengsuoweirao，baocengzhongdewuzhihaizaibutingdixialuodaozhongxindeyuanhengxingjiqixingxingpanshang
，shiyikedianxingdeshangwei“破殼而出”的原恒星係統。

　　2016年，一個由荷蘭、瑞典和丹麥天文學家組成的團隊用歐洲南方天文台(ESO)的阿塔卡瑪大型毫米亞毫米射電陣列(ALMA)觀測了TMC1A，以前所未有的分辨率獲取了這個原恒星係統在毫米波段的圖像。

　　最近，這個小組又重新分析了他們的觀測數據，發現在原恒星周圍40AU的範圍內存在塵埃的熱輻射，而13CO和C18O這兩種一氧化碳氣體分子的輻射比塵埃輻射延伸的範圍要大得多
，達到了70AU。但是令人驚訝的是
，在行星盤的內部，距離中心15AU的範圍以內
，這兩種氣體分子的輻射都消失了，在圖像上如同出現了一個“空腔”


，這與傳統理論不符。

　　對此，最有可能的解釋是在距離中心30AU的範圍內，塵埃已經通過互相融合

，生長到了比較大的尺寸，大於1毫米，因此變得非常不透明
，以至於完全屏蔽掉了COtongweisutifenzidefushe。genjuchenaidefushe，kexuejiagusuanchuzhegeyuanxingxingpansuobaohandechenaiheqitidezongzhiliangdayueshimuxingzhiliangdejishibei，zuyizaijianglaixingchenghaojikeleisimuxingdejuxingxing。

　　考慮到TMC1A是一個非常年輕的原行星盤係統
，這項新的觀測表明

，原行星盤裏塵埃粒子的增長過程比先前預想的更早、更快。也就是說，在原行星盤演化的早期階段，形成行星的最原始“種子”就已經在其中孕育了。這個研究團隊的主要領導者，瑞典查爾姆斯理工大學的佩爾·本傑爾克利則表示
，這個現象可以解釋為什麼原行星盤可以形成像木星和土星這樣大質量的巨行星。