恒星尘埃盘的神秘之谜

猎户座的原行星盘由于与地球距离太远而无法看清。借助哈勃空间望远镜拍摄到的照片，我们知道了它们呈扁平状且主要成分是尘埃，但也仅此而已。想要进一步了解恒星周围的原行星盘，我们还可以借助恒星的光谱。在太阳系里，地球和其他行星都是通过吸收太阳可见光获得能量的，再以红外线的形式将能量反射出去。如果从远处看太阳系，你会看到太阳和行星的光交汇在一起，看起来就像只有一个光源。恒星的尘埃盘对恒星发出的光的拦截作用应该比行星系还要大得多。尽管尘埃的总质量也许很小，但表面积很大。同理，虽然地球上的云虚无缥缈，但它里面有上亿颗小水滴，足以挡住强烈的日光。如果恒星有星盘，它的存在相当于在恒星的可见光谱外加了红外辐射（图8-1）。

图8-1　红外超。左图为典型恒星的连续光谱简图。右图为同一光谱，由于星盘的存在增加了红外线

1983年，天文学家终于可以首次在红外线而非可见光下观察几乎整个天空了。这一年1月，一枚德尔塔火箭发射了一颗红外天文卫星（IRAS），这也是世界上首个在太空执行红外线观测的天文台。IRAS采用液态氦作为冷却剂，将温度降低到略高于绝对零度，大致上消除了望远镜及其设备的热辐射。IRAS位于地球大气上空，可以前所未有地捕捉到惊艳的宇宙景象。

IRAS发现，有一部分年轻恒星可以发出大量可见光和红外线。织女星是夜空中最明亮的恒星之一，它所发出的红外线辐射的量至少是理论值的10倍。这部分“多出来的红外线”一定来自它周围的尘埃盘，而非织女星本身。IRAS发现约有20颗恒星存在这种情况，而最新研究又发现了几百颗。研究这些红外超的波长后，我们知道了尘埃盘的温度以及其与中心恒星的距离。基本上，IRAS发现的每个尘埃盘都离它们的恒星几十或几百天文单位，大概相当于柯伊伯带与太阳之间的距离。(www.xing528.com)

IRAS发射一年后，天文学家布拉德福德·史密斯（Bradford Smith）和理查德·泰里莱（Richard Terrile）得到了这些尘埃盘的第一张照片。他们用地面望远镜观察了绘架座β星（已知有红外超的恒星之一）。他们通过遮挡该星本身的亮光，看到了它附近尘埃盘发出的微弱光芒。绘架座β星的尘埃盘的亮度比一般的高，而且从地球上看它的尘埃盘是侧立着的，因此相对容易观测到。这个尘埃盘非常巨大，半径超过1000天文单位，是太阳系柯伊伯带体积的20倍。

图8-2　欧洲南方天文台拍摄的绘架座β星附近的尘埃盘，图中添加了该星的一颗已知行星的可能轨道。为了方便观看，我们将它的轨道画成一个椭圆形（实际上几乎完全是侧立的），并且在上方标记了该行星在2003年和2009年的实际位置，分别位于中心恒星的两侧（图片来源：ESO/A.-M.Lagrange）

在大型望远镜的帮助下，天文学家还直接观察到其他几十个尘埃盘。其中包括北落师门（又称南鱼座α星，是南鱼座最亮的星）的尘埃盘，半径约有130天文单位，以及波江座ε星（又称天苑四，是离太阳最近的恒星之一）的尘埃盘，半径约有50天文单位。绘架座β星、波江座ε星和北落师门都可能存在行星（可能性依次递减），这意味着，尘埃盘与行星的形成这两件事之间存在着某种关联（图8-2）。