摘要:一支由美国亚利桑那大学和荷兰莱顿天文台组成的国际团队,用三台世界顶级望远镜穿透1300光年的宇宙尘埃,拍到了人类历史上第一张"婴儿行星"在恒星周围诞生的直接影像。
或许我们小的时候都曾有过这样的经历,那就是再抬头仰望星空的时候,脑海里难免生出疑问,这个宇宙到底有多大。
即便是长大之后,也曾听说过哲学家提出的,我们从哪里来?以后要到那里去。
而就在最近,科学家们终于在这个领域中实现了巨大的突破。一个在宇宙深处正在生成的行星,悄然无声的出现在了他们的眼里。
1300光年外的"婴儿行星":人类首次拍到行星诞生现场,揭开太阳系起源密码2025年,天文学界炸了个大新闻。
一支由美国亚利桑那大学和荷兰莱顿天文台组成的国际团队,用三台世界顶级望远镜穿透1300光年的宇宙尘埃,拍到了人类历史上第一张"婴儿行星"在恒星周围诞生的直接影像。
这颗藏在原行星盘暗隙里的天体被命名为WISPIT2b,它正在疯狂吞噬周围的氢气快速长大,就像45亿年前太阳系诞生时的木星原型。
这项发表在《天体物理学杂志快报》上的发现,把困扰天文学家几十年的"理论悬案"彻底砸开了缺口,那些恒星周围尘埃盘里的神秘空隙,终于被证实是新生行星"扫出来"的。
更要命的是,这组影像相当于给早期太阳系拍了张"婴儿照",让我们第一次亲眼看到地球和木星的"童年模样"。困扰学界的"空隙之谜":理论说了几十年,偏偏没证据要理解这事儿的分量,得先搞懂天文学家们纠结了多少年。
咱们都知道,行星不是凭空出现的。恒星诞生后,周围会剩下一圈旋转的尘埃和气体,就像给恒星戴了个"宇宙甜甜圈",天文学家叫它"原行星盘"。
45亿年前,太阳系就是从这样的"甜甜圈"里长出来的,尘埃聚集成岩石,岩石吸积成行星胚胎,最终变成地球、木星这些天体。
但过去几十年,天文学家通过望远镜观测时发现了个奇怪现象:几乎所有年轻恒星的原行星盘上,都布满了一圈圈明显的暗隙,就像有人用勺子在甜甜圈上挖了几个坑。
理论家们很快给出解释:这是新生行星在"开路"。
就像冬天马路上的扫雪车,行星在轨道上转圈时,会把路径上的尘埃和气体要么吸进自己怀里,要么甩到旁边,时间长了就扫出了这些空隙。
这个理论听起来逻辑满分,几十篇学术论文都围绕它展开,几乎成了天文学界的"标准答案"。但尴尬的是,从来没人在这些空隙里找到过确凿的行星证据。
"文献里全是理论推导,但观测数据永远跟不上,天文学界都快为此吵起来了。"领导这次研究的亚利桑那大学教授莱尔德・克洛斯说,"越来越多人开始怀疑,说不定那些空隙是别的原因造成的,比如尘埃自己聚集成团,或者恒星风吹出来的,原行星可能根本没这本事。
"这种"有理论无实证"的状态持续了十几年。直到2023年,荷兰莱顿天文台的研究生里切尔・范・卡佩勒文在分析数据时,注意到一个叫WISPIT-2的恒星系统有点特别。
这个系统距离地球1300光年,主恒星质量和太阳差不多,周围的原行星盘上不仅有明显的空隙,还有种异常的光谱信号。
她立刻联系了克洛斯团队,一场横跨大西洋的联合观测就此启动。黑科技联手:给望远镜装"智能眼镜",专抓行星的"出生啼哭"找行星这事儿,比在浓雾里找萤火虫还难。
首先是距离太远。1300光年是什么概念?光以每秒30万公里的速度跑,都得走1300年才能到地球。
WISPIT2b的亮度只有主恒星的百万分之一,普通望远镜看过去,就像在探照灯旁边找一只发光的蚂蚁。
更麻烦的是地球大气层。星光穿过大气层时,会被气流扰动得歪歪扭扭,就像透过装满热水的玻璃杯看远处的灯,永远是模糊的光斑。
天文学家管这叫"大气湍流",是观测的头号敌人。克洛斯团队能成功,全靠两套"黑科技"的神配合。
第一套是MagAO-X自适应光学系统,相当于给望远镜戴了副"实时校正的智能眼镜"。这套由亚利桑那大学团队亲手打造的设备,核心是一块能每秒变形上千次的"变形镜"。
它先通过传感器捕捉大气湍流对星光的扭曲数据,再以毫秒级速度调整镜面曲率,把被揉皱的星光"重新捋直"。"就像你近视又散光,还在颠簸的船上看报纸,这副眼镜能实时调整度数,让你瞬间看清每个字。
"克洛斯解释,这套系统把智利麦哲伦望远镜的分辨率直接提升到了哈勃望远镜的水平,能穿透星际尘埃的遮蔽。
第二套技术更关键:氢α光谱探测。团队没傻乎乎地去找行星本身的光,而是盯上了行星成长时的"副产品"。
原来,新生行星在长大过程中,会像吸尘器一样吸积周围的氢气。这些气体以极高的速度砸向行星表面,会形成上万摄氏度的等离子体,进而发出一种特定波长的红光,这就是氢α光谱,相当于行星的"出生啼哭"。
这种光谱信号非常独特,就像人的指纹,只要能捕捉到,就能锁定行星的位置。"MagAO-X系统是专门为氢α波长优化的,相当于给望远镜装了个'专属滤镜'。
"克洛斯说,恒星和尘埃的光会被过滤掉,只留下这种代表"行星成长"的信号。2024年的一个深夜,智利麦哲伦望远镜对准了WISPIT-2系统。
当研究人员启动MagAO-X系统,屏幕上的模糊影像开始变得清晰。两个小时后,数据处理完成,一个紫色的光点在原行星盘的暗隙中赫然出现,正是WISPIT2b。"我当时差点从椅子上跳起来。
"克洛斯回忆,"它就那么突然冒出来了,清清楚楚地待在理论预言的位置上。这是我职业生涯最重要的发现。"为了确保没错,欧洲南方天文台的甚大望远镜也加入了观测。
它用另一套SPHERE自适应光学系统在红外波段探测,同样找到了这颗行星。
两个独立团队的结果互相印证,彻底打消了质疑。
太阳系的"远古镜像":5倍木星质量,轨道远超海王星当研究团队把WISPIT-2系统的参数扒出来时,更令人震撼的事情出现了:这个系统简直是45亿年前太阳系的"放大版镜像"。
首先看行星配置。团队不仅在暗隙里找到了WISPIT2b,还在恒星和尘埃盘内缘之间的"空腔"里发现了另一颗候选行星CC1。
这两颗原行星的质量都大得惊人:内侧的CC1约等于9个木星,外侧的WISPIT2b约等于5个木星。"这就像看到了年轻时的木星和土星,只不过是'超级加强版'。
"参与观测的研究生加布里埃尔・韦布尔说,"WISPIT-2的行星质量是太阳系气态巨行星的10倍左右,但整体布局和早期太阳系很像。
如果45亿年前有外星天文学家观测我们,看到的大概就是这个样子。"再看轨道位置,更能看出和太阳系的关联。
CC1距离主恒星约14-15个天文单位(1个天文单位等于地球到太阳的距离,约1.5亿公里)。
如果把它放到太阳系,正好在土星和天王星之间。
而WISPIT2b的轨道半径是56个天文单位,远超海王星(30个天文单位),快到柯伊伯带的外缘了。
这个位置很有讲究。根据太阳系形成理论,木星就是在距离太阳50个天文单位左右的区域诞生的,后来才慢慢向内迁移到现在的位置(5.2个天文单位)。WISPIT2b现在的位置,很可能就是木星当年的"出生地"。
更有意思的是它的成长速度。通过氢α光谱的强度推算,WISPIT2b每小时吸积的氢气量相当于3个地球质量。
按照这个速度,一颗木星大小的行星只需要100万年就能完成主要成长,比之前预测的快了5倍。
这意味着行星形成的效率可能比我们想象的高得多。
"以前我们只能靠陨石和地球岩石反推太阳系的诞生,就像靠化石还原恐龙。"韦布尔说,"现在WISPIT2b就像个'活化石',让我们能亲眼看到行星从胚胎到少年的过程。
"观测时机:错过这村,再等亿年这次发现能成功,还有个关键因素:运气,或者说"抓对了时机"。
行星的"婴儿期"非常短暂,对WISPIT2b这样的气态巨行星来说,大概只有几百万年。
在这段时间里,它在疯狂吸积气体,会发出强烈的氢α信号,也更容易被探测到。一旦过了这个阶段,行星停止吸积,温度降下来,就会变得又冷又暗,再想找到就难了。"就像给新生儿拍照,必须在他哭闹的时候拍,等他睡着了,就啥也拍不到了。"
范・卡佩勒文解释,"WISPIT-2系统还很年轻,处于'行星活跃生长期'。如果它已经像太阳系一样有45亿岁,我们用同样的技术根本看不到任何东西。"找这样的年轻系统本身就是件撞大运的事。天文学家观测过的原行星盘里,只有不到10%处于"活跃生长期"。
WISPIT-2系统恰好是其中之一,还正好有行星在暗隙里"发光",简直是上天赏饭吃。
更巧合的是观测设备的"档期"。
麦哲伦望远镜、大型双筒望远镜和甚大望远镜都是全球天文学家抢着用的"香饽饽",观测时间需要提前几年申请。
克洛斯团队正好在2024年拿到了三台设备的连续观测时间,才能在短时间内完成交叉验证。"少了任何一个条件,这个发现都得泡汤。"克洛斯说,"可能再过100万年,另一支团队观测WISPIT-2,只会看到一个空的暗隙,永远不知道这里曾经有颗正在成长的行星。"
天文观测的"平民化革命":大学团队干了"国家队"的活这次发现还有个容易被忽略的细节:主导研究的不是NASA或欧空局这样的"国家队",而是两所大学的联合团队。
用到的麦哲伦望远镜,也是由大学联盟和私人机构共同运营的设施。
这背后,是太空探索正在发生的深刻变革。过去几十年,太空探索基本是大国专属游戏。发射望远镜、组织观测项目,都得靠国家层面的巨额投入。
但现在,情况不一样了。维珍银河和蓝色起源在抢攻商业太空旅游,SpaceX的星链卫星已经覆盖全球;在科研领域,大学实验室和私人机构的力量越来越突出。
莱顿天文台这次用到的红外验证系统,就是荷兰一家科技公司捐赠的;亚利桑那大学开发的自适应光学算法,背后有硅谷AI企业提供算力支持。
这种"学术+商业"的合作模式,让科研效率大幅提升。以前需要十年才能完成的观测项目,现在两年就能出成果。
这次WISPIT2b的发现,从范・卡佩勒文注意到异常信号,到联合观测、数据分析、论文发表,前后只用了不到18个月。AI技术的加入更是让观测如虎添翼。
亚利桑那大学的团队已经开始用机器学习算法优化自适应光学的校正速度,过去需要人工调整的参数,现在AI能根据实时大气数据自动优化,校正效率提升了3倍。
未来,AI甚至能从海量观测数据里自动识别氢α信号,相当于给望远镜装上"智能大脑"。"现在找系外行星,已经不是大国的专属游戏了。"克洛斯说,"业余天文爱好者通过改造家用望远镜,配合公开的光谱数据,都能参与系外行星的轨道计算。
就像互联网从科研工具变成全民平台,太空探索也在进入'大众时代'。"未来可期:下次可能拍到"类地行星胚胎"WISPIT2b的发现,不仅解决了原行星盘的空隙之谜,更给天文学界指了条新路子。
以前天文学家找原行星,要么靠行星遮挡恒星时的"凌日现象",要么靠行星引力引起的"恒星晃动",都是间接探测。
这次直接拍到影像,还靠的是氢α光谱这种"成长信号",相当于打开了一扇新窗户。"我们现在知道了,盯着原行星盘的空隙找,再用氢α光谱过滤信号,这招管用。"范・卡佩勒文说,团队已经开始用这套方法观测其他带空隙的原行星盘,目前已经发现了3个可疑目标。
更让人期待的是下一代望远镜。美国的詹姆斯・韦伯太空望远镜已经能观测到更遥远的星系,未来还会有更大口径的地面望远镜投入使用。
这些设备配合升级后的自适应光学技术,说不定能拍到更小的岩石行星胚胎,就像早期的地球和火星。"WISPIT2b是气态巨行星,我们下一步想找类地行星的诞生过程。"
克洛斯说,"那些质量和地球差不多的行星,形成时也会吸积气体,应该也会有氢α信号。只要设备足够灵敏,我们就能看到它们。"
对普通人来说,这个发现最动人的地方或许在于,它让我们重新理解了自己的起源。
我们脚下的地球,我们仰望的木星,都曾是WISPIT2b这样的"婴儿行星",在宇宙尘埃中悄然成长。
那些1300年前从WISPIT-2系统出发的光,带着行星诞生的秘密穿越星空,最终被我们捕捉到,这本身就是跨越时空的对话。
就像伽利略第一次用望远镜对准月球时,不会想到400年后的人类能拍到行星诞生的瞬间;牛顿写下万有引力公式时,也不会预料到AI能帮人类解读宇宙的诞生密码。
WISPIT2b的照片,照见的不仅是一颗新生行星,更是人类探索宇宙的勇气和智慧。
下次你抬头看星空时,不妨多停留几秒。说不定某颗星星的光里,正藏着另一个"太阳系"的童年故事。
来源:科技美南