哈勃跟随围绕行星形成盘的皮影戏

年轻的恒星 TW Hydrae 正在玩“皮影戏”，科学家们用 NASA 的哈勃太空望远镜观察它。

2017 年，天文学家报告称，在这颗红矮星周围巨大的薄饼状气体尘埃盘表面发现了阴影。阴影不是来自行星，而是来自相对于更大的外盘略微倾斜的内盘——导致它投下阴影。一种解释是，一颗看不见的行星的引力正在将尘埃和气体拉入行星的倾斜轨道。

现在，第二个影子——玩躲猫猫游戏——在存储在哈勃 MAST 档案中的观测之间的短短几年内出现了。这可能来自系统内部的另一个磁盘。这两个圆盘可能是一对正在建造中的行星的证据。

TW Hydrae 的年龄不到 1000 万年，距离我们大约 200 光年。在其初期，我们的太阳系可能类似于大约 46 亿年前的 TW Hydrae 系统。由于 TW Hydrae 系统几乎与我们从地球上看到的角度面对面倾斜，因此它是获得行星建筑场靶心视图的最佳目标。

第二个阴影是在 2021 年 6 月 6 日获得的观测中发现的，这是一项旨在追踪星周盘阴影的多年计划的一部分。马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所欧洲航天局 AURA/STScI 的 John Debes 将 TW Hydrae 盘与几年前哈勃望远镜的观测结果进行了比较。

“我们发现影子做了一些完全不同的事情，”Debes 说，他是《天体物理学杂志》上发表的这项研究的首席研究员和主要作者。“当我第一次查看数据时，我认为观察结果出了问题，因为这不是我所期望的。起初我很困惑，我所有的合作者都说：这是怎么回事？我们真的不得不挠我们的头，我们花了一段时间才真正想出一个解释。”

该团队想出的最佳解决方案是有两个未对齐的磁盘投射阴影。在之前的观察中，他们靠得太近了，所以被错过了。随着时间的推移，他们现在已经分开并分裂成两个影子。“我们以前从未在原行星盘上真正看到过这一点。它使系统比我们原先想象的要复杂得多，”他说。

最简单的解释是，未对准的圆盘很可能是由两颗行星在略微不同的轨道平面上的引力引起的。哈勃正在拼凑系统架构的整体视图。

这些圆盘可能是围绕恒星旋转时相互重叠的行星的代表。这有点像以略微不同的速度旋转两张乙烯基留声机唱片。有时标签会匹配，但随后一个标签会领先于另一个标签。

“这确实表明这两颗行星必须彼此相当接近。如果其中一颗比另一颗移动得快得多，那么在早期的观测中就会注意到这一点。这就像两辆彼此靠近的赛车，但其中一辆慢慢地超越并超越对方，”德比斯说。

疑似行星所在的区域大约是木星与太阳的距离。而且，阴影大约每 15 年围绕恒星旋转一圈——在与恒星的那个距离处预期的轨道周期。

此外，这两个内盘相对于外盘的平面倾斜大约五到七度。这与我们太阳系内的轨道倾角范围相当。“这符合典型的太阳系风格建筑，”Debes 说。

阴影落在的外盘可能延伸到我们太阳系柯伊伯带半径的几倍。这个更大的圆盘有一个奇怪的间隙，是冥王星与太阳平均距离的两倍。这可能是系统中存在第三颗行星的证据。

任何内行星都很难被发现，因为它们的光会在恒星的强光下消失。此外，系统中的灰尘会使反射光变暗。如果木星质量的行星拉动恒星，欧空局的盖亚太空天文台或许能够测量恒星的摆动，但鉴于轨道周期较长，这将需要数年时间。

TW Hydrae 数据来自哈勃太空望远镜成像光谱仪。詹姆斯·韦伯太空望远镜的红外视觉或许也能够更详细地显示阴影。

哈勃太空望远镜是NASA和ESA的国际合作项目。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。位于巴尔的摩的太空望远镜科学研究所 (STScI) 进行哈勃科学操作。STScI 由位于华盛顿特区的大学天文学研究协会为 NASA 运营