行星盘周围行星形成带的三环结构，金属和矿物作为行星构件的储存库。
包括马克斯·普朗克天文学研究所（MPIA）的天文学家在内的一组研究人员在一颗年轻恒星的内行星形成盘的行星苗圃中发现了一个三环结构。 这种配置表明，在环之间的间隙中正在形成两颗与木星质量相当的行星。 详细分析与固体铁颗粒的丰度一致，并补充了粉尘成分。 因此，该圆盘可能含有类似于太阳系类地行星中发现的金属和矿物。 它让我们得以一窥 40 多亿年前水星、金星和地球等岩石行星形成期间类似于早期太阳系的条件。
地球和太阳系的起源激发了科学家和公众的灵感。 通过研究我们的母星和太阳系中其他物体的现状，研究人员详细了解了它们在大约45亿年前从围绕婴儿太阳的尘埃和气体盘演变而来的条件。
随着在研究遥远天体的恒星和行星形成方面取得的惊人进展，我们现在可以研究年轻恒星的周围环境，并将其与早期太阳系的条件进行比较。 使用欧洲南方天文台（ESO）的甚大望远镜干涉仪（VLTI），由匈牙利布达佩斯Konkoly天文台的József Varga领导的国际团队做到了这一点。 他们在大约500光年外观测了年轻恒星HD的行星形成盘144432。
在研究尘埃在圆盘最内层区域的分布时，我们首次检测到一种复杂的结构，其中尘埃在这种环境中积聚在三个同心环中，“Roy van Boekel说。 他是德国海德堡马克斯·普朗克天文学研究所（MPIA）的科学家，也是发表在《天文学与天体物理学》杂志上的基础研究文章的合著者。 “这个区域对应于太阳系中形成岩石行星的区域，”Van Boekel补充道。 与太阳系相比，HD 144432周围的第一个环在水星的轨道内，第二个环靠近火星的轨道。 此外，第三环大致对应于木星的轨道。
新手指导计划
到目前为止，天文学家主要在与土星围绕太阳旋转的场相对应的更大尺度上发现了这种配置。 年轻恒星周围圆盘中的环系统通常指向在虚空中形成的行星，因为它们沿途积聚了尘埃和气体。 然而，HD 144432是如此接近其主星的复杂环系统的第一个例子。 它发生在富含尘埃的地区，尘埃是地球等岩石行星的组成部分。 假设这些环表明有两颗行星在缝隙中形成，天文学家估计它们的质量与木星的质量大致相似。
天文学家确定了整个圆盘的尘埃组成，直到它与中心恒星分离，对应于木星与太阳的距离。 他们的发现对于研究地球和太阳系岩石行星的科学家来说非常熟悉：地壳和地幔中存在的各种硅酸盐（金属 - 硅 - 氧）和其他矿物，以及可能的金属铁，如水星和地核。 如果得到证实，这项研究将是第一个在行星形成盘中发现铁的研究。
该图像是使用VLTI观察的HD 144432盘的草图。 数据与三个同心环的结构一致。 环之间的间隙通常表明大型行星是通过沿着它们围绕主星的轨道积聚尘埃和气体而形成的。 硅酸盐矿物主要以晶体形式存在于内部热区。 VLTI观测不能约束冷的外盘。 **j. varga et al. / mpia
到目前为止，天文学家已经用碳和硅酸盐尘埃的混合物解释了尘埃盘的观测结果，我们几乎可以在宇宙中任何地方找到这些尘埃，“van Boekel解释说。 然而，从化学角度来看，铁和硅酸盐的混合物对于热内盘区域更为合理。 事实上，基础研究文章的主要作者varga应用于数据的化学模型，在引入铁而不是碳时产生了更好的拟合结果。
此外，在HD 144432盘内边缘观察到的尘埃温度可高达1800开尔文（约1500摄氏度），而在更远的距离可达300开尔文（约25摄氏度）。 矿物和铁在恒星附近的高温区域熔化并重新凝结，通常以晶体的形式出现。 反过来，碳颗粒不会在高温下存活，而是以一氧化碳或二氧化碳气体的形式存在。 然而，碳可能仍然是冷外盘中固体颗粒的重要组成部分，这是本研究中的观测无法追踪的。
富铁和贫碳的尘埃也非常适合太阳系的条件。 水星和地球是富含铁的行星，而地球的碳相对较少。 “我们认为HD 144432盘可能与早期太阳系非常相似，它为我们今天所知道的岩石行星提供了大量的铁，”Van Boekel说。 “我们的研究可能是另一个例子，说明我们太阳系的组成可能非常典型。
只能通过VLTI提供的非常高分辨率的观测来检索结果。 通过结合 ESO Paranal 天文台的四个 VLT 8使用2米望远镜，他们可以像天文学家使用直径为200米的主镜一样解析细节。 Varga、Van Boekel 和他们的合作者使用三种仪器获得数据，以获得来自 16 至 13 微米的宽波长覆盖范围，代表红外光。
MPIA为Gr**ity和Multi Aperture中红外光谱实验（MATISSE）提供了重要的技术要素。 马蒂斯的主要目的之一是研究这颗年轻恒星周围圆盘的岩石行星形成区域。
通过观察恒星周围原行星盘的内部区域，我们的目标是探索盘中所含各种矿物的起源 - 这些矿物后来将形成地球等行星的固体组成，“MPIA主任兼马蒂斯仪器的联合PI托马斯·亨宁说。
然而，用干涉仪制作图像，就像我们习惯于从单个望远镜获得的图像一样，并不简单且非常耗时。 更有效地利用宝贵的观察时间来破译物体的结构是将稀疏数据与潜在目标配置的模型进行比较。 对于HD 144432盘，三环结构最能代表数据。
除了太阳系之外，HD 144432似乎提供了另一个在富含铁的环境中形成行星的例子。 然而，天文学家并没有止步于此。 “我们仍然有许多有前途的候选人在等待VLTI仔细研究，”Van Boekel指出。 在早期的观测中，研究小组在这颗年轻恒星周围发现了许多圆盘，表明了值得重新审视的配置。 然而，他们将使用最新的VLTI仪器来揭示它们的详细结构和化学成分。 最终，天文学家可能能够澄清行星是否通常形成于靠近其母星的富含铁的尘埃盘中。
参考资料：“HD 144432多环内盘中铁粉的中红外证据”，作者：J varga， l. b. f. m. waters， m. hogerheijde， r. van boekel， a. matter， b. lopez， k. perraut， l. chen， d. nadella， s. wolf， c. dominik， ákóspál， p. ábrahám， j.-c.augereau， p. boley， g. bourdarot， a. caratti o garatti， f. cruz-sáenz de miera， w. c. danchi， v. gámez rosas， th. henning， k.-h.hofmann， m. houllé， j. w. isbell， w. jaffe， t. juhász， v. kecskeméthy， j. kobus， e. kokoulina， l. labadie， f. lykou， f. millour， a. moór， n. morujão， e. pantin， d. schertl， m. scheuck， l. van haastere， g. weigelt， j. woillez and p.Woitke，2024 年 1 月 8 日，天文学和天体物理学。
doi： 10.1051/0004-6361/202347535
参与这项研究的MPIA研究人员是Roy van Boekel，Marten Scheuck，Thomas Henning，Jacob WIsbell， Ágnes Kóspál（也是匈牙利布达佩斯的Konkoly天文台，匈奴任天文和地球科学研究中心[Konkoly]; CSFK，MTA卓越中心，匈牙利布达佩斯[CSFK]; 匈牙利布达佩斯罗兰大学[ELTE]）、Alessio Caratti o Garatti（也是意大利那不勒斯的Capodimonte天文台）。