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与早期太阳系相似的行星系统
近日，NASA的空中同温层红外天文台“索菲亚”（the Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, SOFIA）完成了关于附近一个行星系统的深入细致的研究，这项调查证实了这个行星系统的结构与我们的太阳系竟有惊人的相似之处。
波江座ε距离我们10.5光年，位于南天星座波江座内，它是最接近一个围绕类似早期太阳的恒星运转的行星系统。它是研究行星如何围绕类日恒星形成的理想地点，同时它还是科幻电视剧《巴比伦5号》中巴比伦5号空间站的位置。
之前的研究表明，波江座ε有一个尘埃盘，上面有气体和尘埃，也就是说有岩石颗粒以及冰态天体。尘埃盘可以是广泛连续的，也可以是集中在某一条带上，就像太阳系中的小行星带和柯伊伯带那样（柯伊伯带是海王星外的一片区域，那里有数以百万计的冰岩混合物）。而且，通过对波江座ε运动的观测发现，有一颗和木星质量相当的行星的绕行轨道与木星公转轨道半径相似。
艺术家们绘制了关于波江座ε 中的行星波江座ε b的想象图。在图片的右下方有一颗木星质量大小的行星在小行星带边缘绕着其恒星运行。背景上是一条狭窄的小行星或彗星带，同样可见的还有最外层的区域带，它的尺寸与我们太阳系内柯伊伯带的尺寸相似。虽然波江座ε 比太阳要年轻得多，但是这两个恒星系统却惊人的相似。索菲亚天文台同时还证实了临近类木星轨道小行星带的存在。
图片来源：NASA/SOFIA/Lynette Cook
通过索菲亚传回的新照片，亚利桑那州大学的凯特·苏和她的研究团队能够在波江座ε的系统中分辨较为温暖的尘埃（比如说尘土和气体）分布区的两个理论模型。这些模型是根据之前NASA的斯皮策太空望远镜（NASA’s Spitzer space telescope）的数据而得出的。
其中一个模型表明，这些较为温暖的物质位于两条狭窄的尘埃带上，分别对应于太阳系中的小行星带和天王星的轨道。用这个模型，理论家们表明了一个行星系统中最大的行星通常位于尘埃带附近。
艺术家们绘制的尘埃带的样子。
图片来源：NASA/JPL-Caltech
从另一个模型推断出，这些较为温暖的物质来源于外层类柯伊伯带的区域中，之后形成了一个绕中心恒星的尘埃盘。在这个模型中，这些物质是一个宽泛的盘，并不像小行星带那样集中而且不与任何内部区域的行星有关联。
借助索菲亚，苏和她的团队确定了这些尘埃其实是像第一个模型中那样分布的，应该至少有一个狭窄的尘埃带而并不是广阔连续的尘埃盘。
这项研究之所以可行，是因为索菲亚(直径100英寸，2.5米)比斯皮策(直径33.5英寸,0.85米)拥有更大的望远镜直径，这样研究团队看到的照片比之前斯皮策传回来的照片分辨率高出3倍。此外，索菲亚强大的暗天体中红外相机(FORCAST, the Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope)使得研究团队能够探测到由这些尘埃发出且在地面上探测不到的强红外线（波长在25～40微米之间）。
根据斯皮策望远镜观测到的波江座ε系统的结构画出的示意图，其中的每一个部分都对应了太阳系的一部分结构。
图片来源：NASA/JPL/Caltech/R. Hurt (SSC)
“索菲亚能拥有如此高的空间分辨率是它独特的波长覆盖范围以及FORCAST相机令人印象深刻的高动态范围图像互相结合的产物，它使得我们可以探清波江座ε周围的热辐射，从而证实了温暖物质分布在类木行星轨道周围的模型，”苏说，“而且，行星系统需要一颗行星来阻挡外部区域的尘埃，有点像海王星在太阳系中的作用。波江座ε就像年轻版的太阳系，它的形成过程也像太阳系的形成一样的确令人印象深刻。”
关于“索菲亚(SOFIA)”
同温层红外天文台“索菲亚”（the Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy , SOFIA）是一架安置在经改造后的波音747SP型飞机上100英寸的望远镜，它是NASA和德国航空中心（German Aerospace Center, DLR）的合作项目。索菲亚的项目主要由NASA的加利福尼亚硅谷艾姆斯研究中心负责，科学技术和任务运作是与位于马里兰州哥伦比亚的大学空间研究协会（Universities Space Research Association，USRA）和位于斯图加特大学的德国SOFIA研究所（German SOFIA Institute，DSI）共同负责。此架飞机是NASA位于加利福尼亚州帕姆代尔市的阿姆斯特朗飞行研究中心的机库703提供的。
索菲亚&载她的飞机
图片来源：Sofia Science Center
https://www.nasa.gov/feature/sofia-confirms-nearby-planetary-system-is-similar-to-our-own
[size=12.9997px]『天文湿刻』 牧夫出品
微信号：astronomycn
形成初期的太阳系，也许是一片混沌？
图片来源：NASA/JPL/Caltech/SSC/Tim Pyle
作者：Nick Veronico
翻译：王晴 | 校对：王晴
编排：王晴
责任编辑：解仁江
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