追溯太阳系起点的新窗口
太阳系在约45亿年前便已形成，其起源可追溯至一团尘埃与气体云在引力作用下发生坍缩。尽管如此，天文学家对于太阳系在诞生初期的具体情况仍缺乏全面的认识。
近期，《自然》杂志刊登了一项新研究，其中天文学家借助韦布空间望远镜（JWST）与阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列望远镜（ALMA）的力量，实现了对一处在早期形成阶段的行星系统的首次观测。这一系统展现出与太阳系初期极为相似的特性。天文学家首次成功捕捉到了行星在恒星周围诞生的那一刻，这一发现为我们打开了一扇通往类太阳系起源奥秘的新窗口。
HOPS-315乃一颗新诞生的恒星，天文学家在对其进行观测时，于其周边捕捉到了行星诞生初期阶段的诸多迹象。（图像来源：ALMA（欧洲南方天文台/日本国家天文台/美国国家射电天文台）/M. McClure等人）
孕育行星的摇篮
新研究所的研究对象是一颗名为HOPS-315的原恒星，这颗恒星与地球相距大约1300光年，其特征与新兴的太阳极为相似。在这样的原恒星周围，天文学家频繁地观察到由气体和尘埃构成的原始行星盘，而这正是新行星孕育的温床。
尽管在早期原行星盘中，人们曾观测到像木星那样庞大的新生行星，然而天文学家明白——那些构成行星的原始固态物质，亦即所谓的“星子”，肯定是在更早的时期就已经形成了。
太阳系内，那些在地球现有轨道位置最早凝固的固态物质，至今依旧保存在古老的陨石体内。天文学家通过对这些原始岩石的年龄测定，得以锁定太阳系诞生的具体时刻。这些陨石含有大量的一氧化硅（SiO）结晶矿物，它们能够在年轻行星盘的极高温度环境下形成。随着时间的流逝，这些新形成的固体物质逐渐汇集，体积逐渐增大，最终形成了行星的早期形态。在太阳系的形成初期，最先形成的千米级星子便是在这些结晶矿物开始凝固之时诞生，它们最终演变成了地球或是木星的核心。
左侧图像由ALMA设备捕捉，而右侧的两幅插图则是基于艺术想象，生动展现了二氧化硅分子在冷却过程中逐渐凝固成固态硅酸盐的全过程。（图片来源：ESO/L. Calçada/ALMA（ESO/NAOJ/NRAO）/M. McClure等人）
捕捉最初固体的凝结
在此次研究中，研究人员利用JWST望远镜，首次在HOPS-315原行星盘的周边区域，发现了炽热矿物开始凝固的迹象：他们的观测发现，一氧化硅不仅以气态形态存在于恒星周围，而且也出现在了结晶硅酸盐矿物之中。这一发现表明，研究人员正在见证物质从气态向固态转变的重要阶段——正是在这一时刻，行星的最初构成粒子正在形成。这个过程此前从未在任何一个原行星盘中被观测到。
新生恒星HOPS-315释放出的SiO气体形成了喷流。在这张图中，蓝色喷流正朝着地球方向移动，而红色喷流则远离我们。根据JWST的观测结果，SiO气体的移动速度大约为每秒10公里，而通过ALMA观测到的SiO喷流速度则是JWST观测结果的十倍左右。这些缓慢移动的SiO气体似乎集中在恒星周围的一个极小区域内，其大小大致与太阳系中的小行星带相仿。然而，如此微小的区域在当前图像中并不显眼。另外，ALMA的观测结果显示，SiO气体的含量低于预期。考虑到喷流成分与其起源的盘应保持一致，我们可以推测，盘内部分气态的SiO正在转变为固态。（图片来源：ALMA（欧洲南方天文台/日本国家天文台/美国国家射电天文台）/M. McClure等人）
这些矿物最初是由JWST首次观测到的。为了深入探究这些信号的真正来源，研究团队又利用ALMA对该系统进行了细致的观测。经过综合分析，他们发现这些化学信号源自HOPS-315周围的原行星盘的一个特定小区域，其位置大致与太阳系中小行星带的轨道相吻合。
换言之，在我们观察到的这个新形成的恒星系统中，那些矿物与气体分布的位置，与太阳系内岩质行星及小行星带的形成地带相仿。因此，HOPS-315周围的原始行星盘，对于天文学家来说，成为了探究太阳系早期历史的一个极好的参照对象。
太阳系的“婴儿期快照”
研究人员将这一发现比作是一幅描绘太阳系幼年时期的快照。这样的系统在已知的研究中，是研究太阳系早期演化阶段最为适宜的之一。同时，它也为深入探究银河系内新生行星系统的形成过程，提供了一个极为宝贵的“观测视角”。
这一成就同样凸显了JWST与ALMA联合观测在解码原行星盘秘密方面的卓越实力。研究人员透露，未来计划中的一项重要任务，便是利用JWST和ALMA继续探寻更多如HOPS-315般的年轻原行星盘。
