一項跨國合作的大型觀測計畫「exoALMA」最近發表了一系列關於行星形成的研究成果。名稱中的「exo」代表系外行星（exoplanet）、「ALMA」則是位於智利阿塔卡瑪（Atacama）沙漠的大型毫米／次毫米波陣列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array）。這項計畫的目標，是找出那些正在年輕恆星周圍形成中的行星，並深入瞭解原行星盤的結構與變化。透過成像技術，exoALMA 團隊成功拍下了目前為止最清晰的「年輕太陽系」影像，揭示前所未見的細節。
圖說：原行星盤的藝術想像圖，描繪正在形成的行星如何重新分佈周圍的氣體與塵埃。
Credit: NSF/AUI/NSF NRAO/S.Dagnello.
這些影像就像是把老花眼鏡換成高倍望遠鏡，讓研究人員能夠看見原行星盤中更細緻的結構。其中的劇烈擾動強烈暗示，有年輕行星正在重塑它們誕生的環境。exoALMA 對 15 個年輕恆星系統進行高解析觀測，辨認出塵埃盤中的間隙與環帶、由行星重力引發的氣體旋渦，以及其他可能與行星形成有關的盤面變化。和傳統尋找行星發出微弱光芒的方法不同，exoALMA 是透過觀察行星對周遭環境造成的影響來找出它們的存在。這讓天文學家能夠發現更年輕，甚至尚未完全形成的行星。這種方法就像是觀察池塘中出現的漣漪，來推測水下是否有魚，而不是直接看到魚本身。
exoALMA 的觀測具備極高的解析能力，能夠看清距離地球約 450 光年處、原行星盤中約 14 天文單位大小的結構，甚至可測出氣體每秒 26 公尺的細微流動。研究團隊也根據這些資料，重建出盤內氣體的密度、溫度與速度的三維分佈，得以系統性地分析多個原行星盤，進一步瞭解行星誕生環境的物理特性。初步成果顯示，盤中氣體的分佈不但豐富多樣，變化程度甚至比塵埃還要劇烈。
圖說：exoALMA針對15個原行星盤進行的深度觀測，影像顯示原行星盤氣體結構呈現出驚人的多樣性，包括間隙、環帶與螺旋等形態（原行星盤影像依相對比例繪製）。
Credit: Richard Teague, exoALMA Collaboration.
透過結合氣體與塵埃的觀測與分析，研究人員逐步掌握原行星盤中導致結構變化的主要物理機制，包括伴星或行星所造成的重力擾動，以及盤內的動態不穩定性。exoALMA 也首次提供了觀測證據，幫助我們理解像太陽系這樣的行星系統，在形成初期可能發生的種種關鍵互動。展望未來，exoALMA 有望徹底改變我們對行星如何與誕生環境互動的理解，並進一步破解原行星盤中那些高度不對稱、難以解釋的結構之謎。（編譯 / 段皓元）
資料來源：ALMA
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