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此p显示了由双子座行星成像仪系外行星调查（GPIES）捕获的年轻恒星周围的尘埃环。圆环显示出形状和大小的多样性，由于圆环在天空上的不同投影而变得更加极端。
对附近104颗恒星的系统调查显示，有25颗尘埃盘带有行星证据。
天文学家本月发布了最大的，清晰的，详细的年轻恒星碎片盘图像集，展示了在形成恒星的最初几年中，恒星系统的形状和大小种类繁多。令人惊讶的是，几乎所有人都显示出行星的迹象。
这些图像是通过安装在智利8米双子座南望远镜上的双子座行星成像仪（GPI）精密仪器在四年内获得的。GPI使用最先进的自适应光学系统来消除大气模糊，从而为许多此类磁盘提供迄今为止最清晰的图像。
诸如GPI之类的地面仪器已经升级，可以从夏威夷的双子座北望远镜在北空进行类似的观测，它可能是一种筛选带有可疑碎片盘的恒星的方法，以确定哪些更强大但更昂贵的目标值得望远镜寻找行星-尤其是可居住的行星。在未来的几十年中，几架20米，30米和40米的望远镜（如巨型麦哲伦望远镜和极大型望远镜）将投入使用，而环绕轨道飞行的詹姆斯·韦伯太空望远镜则有望在2021年发射升空。
“检测尘埃盘通常比行星更容易，因此先检测尘埃，然后知道将James Webb太空望远镜或Nancy Grace Roman太空望远镜对准那些系统，从而减少了恒星的数量您必须首先筛选才能找到这些行星，”加州大学伯克利分校的博士后研究员汤姆•埃斯波西托（Tom Esposito）说。
Esposito是描述该结果的论文的第一作者，该论文发表于2020年6月15日的《天文杂志》上。
围绕其他恒星的彗星带
图像中的碎片盘相当于我们太阳系中的柯伊伯带，这是一个寒冷的境界，距离太阳比地球远40倍-超出海王星的轨道-充满了从未成为其中一部分的岩石，尘土和冰我们太阳系中的任何行星。来自传送带的彗星（冰球和岩石球）定期扫过内部太阳系，不时对地球造成严重破坏，但同时也传递与生命有关的物质，例如水，碳和氧气。
太阳系及其冰冷的尘埃环，柯伊伯带的动画，尘埃盘和类似环的类似物围绕着另外26个附近的年轻恒星。使用安装在智利双子座南望远镜上的双子座行星成像仪观察了这些恒星及其尘埃盘。（视频由亚利桑那州立大学和GPI团队提供）
在双子座行星成像仪（GPI）获得的26张碎片盘图像中，有25张在中心恒星周围有“孔”，这很可能是由于行星扫掠岩石和尘埃而造成的。26个中有7个以前未知。其他19张中的较早图像不如GPI中的图像清晰，并且通常没有检测到内孔的分辨率。这项调查使以这种高分辨率成像的碎片盘数量翻了一番。
“我们发现的一件事是，这些所谓的磁盘实际上是带有内部空隙的环，”埃斯波斯托说。埃斯波斯托也是加利福尼亚山景城SETI研究所的研究员。“ GPI可以清楚地看到靠近恒星的内部区域，而在过去，哈勃太空望远镜和地面较旧的仪器从地面观察到的距离还不够接近恒星，无法看到恒星周围的孔。”
GPI包含一个日冕仪，可以阻挡来自恒星的光，使它可以看到距恒星仅一个天文单位（AU）或地球距太阳的距离：93000000英里。
GPI瞄准了104颗在红外光下异常亮的恒星，表明它们被反射恒星光或恒星变暖的碎片包围。该仪器记录了由小的尘埃颗粒散射的偏振近红外光，这些尘埃颗粒的大小约为千分之一毫米（1微米），这很可能是碎片盘中较大岩石之间碰撞的结果。
来自“双子座行星成像器”（26mini）的26颗恒星盘中的六个，突出显示了这些盘可以采取的形状和大小，并显示了恒星系统在形成初期的作用范围。
Esposito说：“目前还没有系统地调查过如此大的碎片盘，使用相同的仪器，使用相同的观测模式和方法。”“我们以非常一致的数据质量检测了这26个碎片盘，在这里我们可以真正比较观察结果，这在碎片盘调查方面是独一无二的。”
以前从未以这种方式成像过的七个碎片盘是绕着银河运动的恒星周围的13个盘中的星盘。银河系是一个名为Scorpius-Centaurus恒星协会的成员，该协会离地球100至140秒差距，或大约400光年。
“这就像一个完美的钓鱼点；我们的成功率比我们做过的任何其他事情都要大得多。”加州大学伯克利分校天文学兼职教授保罗·卡拉斯（Paul Kalas）说，他是该论文的第二作者。因为所有这七个行星都是大约在同一时间在同一地区出生的恒星周围的，所以“这个星团本身就是一个微型实验室，我们可以比较和对比在一定条件下同时发展的许多行星育苗室的架构，我们以前真的没有。” Esposito补充说。
在观察到的104颗恒星中，有75颗没有大小或密度GPI可以检测到的圆盘，尽管它们很可能被行星形成过程中遗留的碎片所包围。观察到另外三颗恒星拥有属于较早的“原行星”演化阶段的磁盘。
我们的太阳系在婴儿期是什么样的？
碎片盘的范围差异很大，但大多数范围在20到100 AU之间。它们围绕恒星，年龄范围从几千万年到几亿年不等，这是行星演化的非常活跃的时期。大多数比太阳还大和明亮。
恒星HR 4796 A周围有一圈尘土。其整洁的边缘暗示着一个大行星的存在，它正在冰冷的岩石碎片中扫掠气体和灰尘，就像海王星雕刻我们柯伊伯带内缘的方式一样。
一颗恒星HD 156623在碎片盘的中心没有孔，是该行星中最年轻的一颗，这与行星的形成理论相吻合。最初，原行星盘应该相对均匀，但是随着系统的老化，行星形成并扫出了盘的内部。
双子座TWA 7周围的绕星盘，是双子座行星成像仪观测到的26个盘之一。
“当我们观察较年轻的恒星盘时，例如处于演化早期的原行星盘，当行星形成时或在行星开始形成之前，在我们发现这些孔的区域中存在大量的气体和尘埃Esposito说。“随着时间的流逝，某种物质已经清除掉了这些物质，而行星可以做到这一点的一种方法。”
由于碎片盘的偏振光理论上可以告诉天文学家尘埃的成分，因此Esposito希望改进模型以预测尘埃的成分，尤其是检测水，这被认为是生命的条件。
像这样的研究可以帮助回答关于我们自己的太阳系的挥之不去的问题，卡拉斯说。
“如果您将自己的太阳系的时钟拨回45亿年，那么我们中的哪一个磁盘是？我们是一个狭窄的环，还是一个模糊的斑点？”他说。“很高兴知道我们当时的模样，然后了解我们的起源。这是一个伟大的悬而未决的问题。”
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参考：Thomas M. Esposito，Paul Kalas，Michael P. Fitzgerald，Maxwell A. Millar-Blanchaer，GaspardDuchêne，Jennifer Patience，Justin Hom，Marshall D. Perrin，罗伯特·J·罗莎（Robert J. De Rosa），蒋介石（Eugene Chiang），伊恩·哲卡拉（Ian Czekala），布鲁斯·麦金塔（Bruce Macintosh），詹姆斯·格拉汉姆（Megan Ansdell），波琳·阿里亚加（Pauline Arriaga），塞巴斯蒂安·布鲁兹宗（Sebastian Bruzzone），乔安娜·布尔格（Joanna Bulger），克里斯汀·H·陈（Christine H.弗莱特，洪立伟，罗纳德·洛佩兹，布伦达·C·马修斯，约翰·马佐耶尔，斯坦·米切夫，朱利安·拉莫，本仁，马琳娜·赖斯，Inseok Song，凯文·斯塔尔，杰森·王，舒勒·沃尔夫，本·祖克曼，S。马克·阿蒙斯，凡妮莎·贝利（Vanessa P. Bailey），特拉维斯·巴曼（Travis Barman），杰弗里·奇尔科特（Jeffrey Chilcote），雷内·多永（Rene Doyon），本杰明·杰拉德（Benjamin L. 。Marley，Christian Marois，Eric L. Nielsen，Rebecca Oppenheimer，David Palmer， Lisa Poyneer，Laurent Pueyo，Abhijith Rajan，FredrikT.Rantakyrö，Jean-Baptiste Ruffio，Dmitry Savransky，Adam C.Schneider，Anand Sivaramakrishnan，RémiSoummer，Sandrine Thomas和Kimberly Ward-Duong，2020年6月15日，《天文学杂志》。 ：
10.3847 / 1538-3881 / ab9199
100多名研究人员为GPI和GPI系外行星调查做出了贡献，而超过35名科学家参与了碎片盘调查。这项工作得到了美国国家科学基金会（AST-1518332），美国国家航空航天局（NNX15AC89G）和Nexus for Exoplanet System Science（NExSS）的支持，这是由NASA科学任务局（NNX15AD95G）赞助的研究协调网络。国际双子座天文台由NSF国家光学红外天文研究实验室（NOIRLab）运营，该实验室位于美国，加拿大，智利，巴西，阿根廷和韩国。
其他合著者包括加州大学洛杉矶分校的迈克尔·菲茨杰拉德，加州大学伯克利分校的加斯帕德·杜尚，尤金·蒋，伊恩·塞卡拉和詹姆斯·格雷厄姆，前加州大学伯克利分校的研究人员罗伯特·德·罗莎，梅根·安斯德尔和弗兰克·马尔基斯，前研究生马歇尔·佩林和贾森·王，以及前任本科生Pauline Arriaga，Justin Hom和Malena Rice。
