...是怎么回事 第一颗行星的诞生
苗千
关于一颗行星是如何诞生的，天文学家们早有了各种理论和模型对之进行模拟和预测，但是想要直接观察到宇宙中一颗行星的诞生过程，却只能算是一件可遇而不可求的事情了。主要原因有两个：一是太阳系外的恒星与行星系统大多距离地球太过遥远，动辄数百光年，想要在地球上利用天文望远镜进行直接观测非常困难;二是行星围绕着恒星运行，两者的亮度对比犹如萤火虫之于灯塔——想要在灯塔旁边观测到一只萤火虫的光亮，难度可想而知。
正是因为如此，2018年6月29日和30日在《天文与天体物理》（Astronomy & Astrophysics）杂志发表的两篇论文才会迅速在天文学界引起极大的关注。这两篇论文出自两个同属于德国马克思·普朗克天文学研究所（Max Planck Institute for Astronomy）的研究小组，文中报告了天文学家们利用建造在智利的欧洲南方天文台（The European Southern Observatory）的超大望遠镜上安装的“光谱偏振测定高对比度系外行星探测”（Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research，简称SPHERE）设备，第一次发现了一颗正在形成过程中的行星。论文中所展示出的照片非常清晰且具有说服力，让人们第一次真正“看到”了在数百光年之外，一颗行星的诞生。
这两篇论文中的第一篇《在PDS 70周围的过渡盘间隙中发现行星质量的伴星》（Discovery of a Planetary-mass Companion Within the Gap of the Transition Disk Around PDS 70），介绍了天文学家发现这颗新生行星的过程，紧接着第二篇《PDS 70周围过渡盘间隙中的行星轨道和大气层性质》（Orbital and Atmospheric Characterization of the Planet Within the Gap of the PDS 70 Transition Disk）则介绍了天文学家们对这颗行星具体性质的观测和推测。
真正观察到一颗行星的诞生过程，让天文学家们终于可以不再纸上谈兵，只是通过各种理论和模型来推演行星的形成和演化，而是能够利用观测数据对其进行验证。
关于行星的形成，天文学界一直以来都有一个“星云假说”（Nebular Hypothesis），这个起源于德国哲学家康德的假说认为，宇宙中聚集的灰尘和气体在引力的作用下逐渐收缩挤压，最终形成恒星，而剩余物质围绕着恒星运转，形成一个“原行星盘”（Protoplanetary Disc），这些剩余物质也正是构成围绕恒星运转的行星系统的材料，堪称行星加工厂。
7月4日，欧洲南方天文台在智利的超大望远镜捕获了第一张PDS 70恒星周围新生儿行星图像
天文学家们在2012年首先发现了一颗名为“PDS 70”的年轻恒星。根据测量，它的年龄仅仅为1000万年左右（相比之下地球的年龄已经超过了40亿年）。几个研究小组由此选定了这颗恒星作为研究对象，定期对它进行观测。一方面，这个位于半人马座（Centaurus Constellation），距离地球370光年的“PDS 70”属于橙矮星（Orange Dwarf），相对亮度不高，更容易发现它附近的行星;另一方面，天文学家们在这颗年轻恒星的周围发现了扩展范围达到130个天文单位（地球与太阳的距离为一个天文单位）的“过渡盘”（Transition Disk）。所谓“过渡盘”，是指有间隙存在的原行星盘，而间隙的存在就说明在这个范围内可能有行星正在形成，正在逐渐吸收着周围的物质。
2016年，马克思·普朗克天文学研究所的一个研究小组重新检查他们在2015年观测“PDS 70”时获得的数据，对其进行重新处理，发现了恒星附近有一个明显的亮点。经过确认，这正是每一个行星天文学家都梦寐以求的发现：一颗正在形成过程中的行星——人们暂且将它命名为“PDS 70b”。
在装备了SPHERE设备之后，天文学家不仅能够利用“日冕”（Coronagraph）方法遮挡住行星临近恒星的光线，还可以在各个频率范围内观测行星，探测行星的各种性质。数据显示，“PDS 70b”是一颗炎热的气体行星，它不仅比太阳系内的任何一颗行星距离恒星都更遥远，也更加炎热。对大气层的探测显示，这颗行星的表面温度可以达到1000摄氏度以上。因为距离恒星遥远，这颗比木星大出几倍的气体行星围绕恒星运转一圈需要120年的时间。
在此之前，天文学家们曾经观测到过恒星周围的原行星盘，也探测到过行星发射的光谱信息，但是首次真正观测到行星的诞生，终于确凿证实了天文学家们一直以来的猜想：行星确实诞生于围绕着年轻恒星的灰尘和气体材料之中。人们终于可以详细了解行星的初生过程，这也让人们能更细致地理解太阳系自身的演化过程。可以说，SPHERE设备开启了人类天文学探测的一个全新领域。人类不仅将会不断发现新的地外行星，也将会获得越来越多这类天体的直接图像。
行星“PDS 70b”的发现，除了其重要的天文学意义之外，也可以说是一次技术的胜利。天文学家们花费了超过10年时间开发用来探测行星的SPHERE设备，它被专门用于地外行星的直接成像，还可以发现在恒星周围由灰尘和气体构成的圆盘，这都需要极高超的光学手段。自1990年以来，人类已经发现了超过1000颗地外行星，但其中只有极少数的几颗可以被直接成像。成像最大的困难就在于行星临近恒星的光芒通常会掩盖住行星的痕迹，而SPHERE设备则通过分析来自恒星直接发射的光线与被行星反射光线中偏振性质的不同，设计出一个独特的滤波器，阻挡住来自恒星的光线，使恒星的形象在照片中成为一片黑色，从而突出行星的光线。
