ALMA在PDS70附近检测到可能的特洛伊原行星

PDS70 是一颗年轻的 K7 型恒星，位于半人马座，距地球约 370 光年，是行星形成研究的独特目标，因为它拥有两颗巨大的类木星原行星：PDS 70b 和 PDS 70c。PDS 70 被一个高度结构化的原行星盘包围，其内腔可能是由行星雕刻而成的。天文学家利用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 (ALMA) 探测到一团碎片云，这些碎片可能与 PDS 70b 共享轨道，他们认为这可能是一颗新行星的组成部分，也可能是已形成行星的残余物。如果得到证实，这一发现将成为迄今为止两颗系外行星可以共享同一个轨道的最有力证据。

特洛伊小行星是太阳系的常见居民。

它们是居住在行星 L4 和 L5 拉格朗日区域的小天体，在同一轨道上领先和落后于行星，间隔 60 度。

最著名的例子是木星的特洛伊小行星，它由 12,000 多个岩石天体组成，与这颗气态巨行星位于同一轨道上。

2022年，天文学家从理论上证明，与主行星一样大的特洛伊行星可以长期稳定，从而激发了共轨行星的概念。

事实上，具有相似质量的成对天体满足共轨稳定性条件，这一事实开启了使用与目前已确认的系外行星相同的方法和仪器来搜索太阳系外特洛伊木马的可能性。

西班牙天体生物学中心的学生奥尔加·巴尔萨洛布雷-鲁扎 (Olga Balsalobre-Ruza) 说：“二十年前，理论上预测，质量相似的成对行星可能会围绕其恒星共享相同的轨道，即所谓的特洛伊行星或共轨行星。”

“我们第一次找到了支持这个想法的证据。”

PDS 70也称为 V* V1032 Cen 和 IRAS 14050-4109，位于半人马座，距离我们 370 光年。

这颗 540 万年前的恒星拥有两颗原行星和一个巨大的尘埃和气体星周盘，其中 20 到 40 个天文单位的大片区域没有尘埃。

内行星 PDS 70b 位于盘隙内，距恒星约 22 个天文单位，类似于太阳系中天王星的轨道。

外行星 PDS 70c 位于盘间隙外边缘附近，距离恒星 34 个天文单位，类似于海王星与太阳的距离。

在他们的研究中，Balsalobre-Ruza 和她的同事在 PDS 70 原行星的拉格朗日区域寻找与尘埃积累相一致的过量排放。

他们检测到来自 PDS 70b 的 L5 拉格朗日区域的微弱信号，表明那里可能存在质量约为月球两倍的碎片云。

他们相信这片碎片云可能指向这个系统中现有的特洛伊世界，或者是一个正在形成的行星。

“谁能想象两个世界拥有相同的一年时间和宜居条件?我们的工作是这种世界可能存在的第一个证据，”巴尔萨洛夫雷-鲁扎说。

“我们可以想象一颗行星可以与数千个小行星共享其轨道，就像木星的情况一样，但令我震惊的是行星可以共享相同的轨道。”

天体生物学中心高级研究员努里亚·韦拉莫博士说：“我们的研究是在共轨行星形成早期寻找它们的第一步。”

欧洲南方天文台智利科学办公室主任伊齐亚尔·德格雷戈里奥-蒙萨尔沃说：“这提出了关于特洛伊木马的形成、它们如何进化以及它们在不同行星系统中出现的频率的新问题。”

为了完全确认他们的探测结果，天文学家需要等到 2026 年之后，届时他们的目标是使用 ALMA 来观察 PDS 70b 及其兄弟碎片云是否一起沿着其围绕恒星的轨道显着移动。

“这将是系外行星领域的一个突破，”巴尔萨洛布雷-鲁扎说。

“这个主题的未来非常令人兴奋，我们期待着计划于 2030 年扩展的 ALMA 功能，这将极大地提高阵列表征许多其他恒星中特洛伊木马的能力，”De Gregorio-Monsalvo 博士说。

该团队的论文本周发表在《天文学与天体物理学》杂志上。