原标题：人类首次观察到行星诞生，专家解读行星是如何形成的
围绕御夫座AB星旋动的圆盘内出现“扭曲”，科学家认为那是行星正在形成的位置。
新京报讯（记者张璐）据外媒报道，国外天文学家利用欧洲南方天文台设在智利的望远镜，在距地球520光年的御夫座AB星附近，捕捉到行星的诞生过程。据悉，这是人类有史以来，第一次直接捕捉到一颗行星诞生的过程。
科学家使用望远镜观测到围绕御夫座AB星旋动的圆盘内有一个螺旋结构，螺旋结构内有气体和尘埃组成的一种“扭曲”模式，标志着行星正在凝聚的位置。该研究报告发表在《天文和天体物理学》周刊上。
6月9日，类似火玫瑰绽放的“行星诞生”画面引发网友热议。这颗行星是不是500多年前就形成了？行星是如何诞生的？对此，记者采访了南京大学天文与空间科学学院系外行星课题组副教授张辉。
520年只是一瞬间我们正看着一颗行星形成
新京报：此次拍摄到的行星形成的位置在御夫座AB星，距地球520光年，这是否意味着拍摄时行星已经形成？
张辉：御夫座在银河系内，离我们520光年。一光年是光走一年的距离，我们现在看到的图片是该系统520年前的样子。行星在原恒星盘中的演化时间长达几百万年，相比而言，520年只是一个瞬间，因此可以认为我们正看着一颗行星在御夫座AB的恒星盘里形成。
行星系统的形成过程大概分成几个时期，第一个时期是行星在气体盘中的吸积与生长阶段，这一阶段一般持续几百万年，直到气体盘在星风的作用下消散，这相当于行星在“襁褓”中的时间，属于行星的幼年期。从此次拍摄来看，吸积盘中的气体还没有完全消散，说明这是一个非常年轻的行星系统。
新京报：科学家是如何捕捉到这个过程的？是图片还是视频？拍摄后需要特殊处理吗？
张辉：科学家可以把距离太阳比较近的年轻恒星全部列一个表，大约有百十来颗，对这些恒星逐个拍照“筛查”，大部分年轻恒星周边都有盘状结构，再对此进行研究。
此次拍摄应该不是视频，因为拍视频没有太大意义。玫瑰花旋臂结构发生变化的时标非常长，如果这颗行星距离主星40AU，那它运动一个周期的时间需要200年-300年，在我们观测的这段时间内不会产生太大变化。所以其实是拍了很多幅照并叠加起来，再经过降噪处理出来的结果。
新京报：为什么以往没有拍摄到行星诞生的过程，在技术上需要哪些条件？
张辉：以往大家希望能拍到这样的画面，拍到行星形成过程中的“气体盘”。但之前的几十年里，观测技术达不到。
大多数恒星离我们的距离很远，它们的气体盘对我们视线的张角非常小，要去分辨这样的盘和上面的结果在技术上很困难，需要口径很大的望远镜、并排除地球大气抖动的干扰，之前的望远镜达不到这样的水平。
这次观测用的就ALMA望远镜，它是一个毫米波波段的射电望远镜阵，由很多的小口径的望远镜拼起来等效大口径的望远镜，因此能够比较细节地分辨“盘”上的一些结构。观测者在两个旋臂结构交接的地方拍到了一个明亮的团块，并据此认为这就是正在吸积气体的行星。
但目前还有一些争论，因为这篇文章刚发布。另一个课题组认为，类似的旋臂结构也可能是由双星形成。数值模拟发现，如果在距离中央恒星大概40AU（天文单位，指地球到太阳的距离，1AU约1.5亿公里）的地方有一颗伴星，其运动对恒星盘的扰动也可产生类似旋臂结构。
所以这次拍到的是潜在的行星形成过程，包括这篇论文的名字写的也是“可能的证据”。
观测结果对研究行星最终形成路径很有价值
新京报：关于行星的诞生，目前科学界有哪些理论假说？
张辉：行星形成有很多理论模型，大体可分为两种。
一种叫“核吸积”模型，是一个“自下而上”的过程：原恒星盘内大量微米量级的尘埃通过互相碰撞、粘黏生长成很多毫米到厘米量级的小“鹅卵石”；然后经过“卵石吸积”过程缓慢生长到大量公里量级的“星子”；这些星子相互碰撞并合，其中某些幸运儿有机会生长为更大的行星“胚胎”，或称为“行星核”。
“行星核”吸积其周围的固体颗粒和气体的过程，就是“核吸积”过程。目前，这一模型能够解释大部分的观测结果，因此也被大多数人所接受。
还有另一种模型认为，行星的形成过程可能跟恒星类似，是一个“自上而下”的过程。也就是说在恒星形成过程中，具有巨大质量的气体团块在“引力不稳定性”的作用下分裂、塌缩，在塌缩的过程中团块开始旋转，由于离心力的作用而越来越扁形成原恒星盘，在盘中央高密度区形成恒星。
与此同时，原恒星盘上其他地方也可能发生局部的“引力不稳定”，而分裂形成更小的团块，这些小尺度的团块最终塌缩形成行星。
这一模型可以解释一些轨道周期较长、质量较大的行星的形成过程，但在解释小质量行星的形成时遇到了困难。因此大家猜测，行星的形成是一个复杂的过程，并非由单一机制所决定。
新京报：从此次拍摄到的画面看，你认为这颗行星可能属于哪种形成类型？拍摄到的画面对未来研究有哪些意义？
张辉：这次的观测很有意思的地方在于玫瑰状的旋臂结构。之前我们做过很多的模拟，发现如果不考虑恒星盘的“自引力”，旋臂应该是一个相对紧致整齐的结构。如果考虑恒星盘上气体的“自引力”，在某些情况下可能触发“引力不稳定”效应，会自发形成类似玫瑰状的多旋臂结构。
这说明，这颗行星可能是伴随着原恒星盘的“引力不稳定”过程形成的。因为观测结果5月份刚出来，现在大家还在讨论当中，看哪种模型更能解释现在的观测结果。这在未来对我们研究最终行星形成的路径是非常有价值的。
同时要说明的是，核吸积模型和引力不稳定模型有本质区别。但是太阳系外行星非常多，恒星的物理状况也是千差万别，所以很可能有一部分行星通过核吸积形成，另外一部分通过引力不稳定形成，在大自然里什么样的可能性都会有。
行星演化长达几十亿年寿命取决于宿主恒星
新京报：地球最初的诞生过程是否也可能是这样一幅画面？
张辉：其实我们也挺好奇，按照现在对太阳系的研究，太阳系原恒星盘的初始质量不足以引发“引力不稳定”效应。所以，我们认为太阳系的形成可能是核吸积模型，是相对平缓的过程。而从地球大气成分来看，地球很可能属于气体盘完全消散以后形成的“第二代行星”，但目前尚无定论。
对于很多太阳系外的行星，我们对其气体和固体的比例进行研究，发现如果这个行星是在气体还没消散之前形成的，它一般会具有较厚的气体壳层，且大气层中氢和氦元素的比例会比较高，对于这样的行星，我们称之为“第一代行星”。
而太阳系内的地球、水星等类地行星，氢和氦的含量相对较低，说明它们可能是在气体盘完全消散以后形成的“第二代行星”。正是因为地球在气体盘消散以后形成的，所以地球上才可能出现生命，如果在氢气包裹的行星表面，生命出现的可能性会大大降低。
新京报：行星的生命周期一般有多长？以往有拍到过行星死亡的过程吗？
张辉：行星呆在气体盘襁褓中的时间，大概100万年到1000万年，取决于气体盘的寿命。这段时间相对于行星的整个生命来说很短，但其大部分质量增长都是在这段时间内完成的。
等气体消散了，行星对气体的吸积过程也就停止了，后续还会吸积一些固体，但总体质量的变化将很小，可以说就是“长成了”。行星大部分的寿命，是在此后跟其他的行星、星子、固体尘埃的相互作用，这个演化时间可以长达几十亿年，比如说地球已经45亿多岁了。
恒星有核反应，一种核燃料烧完了就进入下一阶段，最后就熄灭了，变成白矮星或者中子星甚至黑洞。而行星不同，行星没有特别巨大的变化的话，它会一直在那里。
太阳这样的恒星再过50多亿年后会变成一个红巨星，其半径会膨胀200多倍，对地球产生一个灾难性后果，地球很可能最后会被膨胀后的太阳吞噬掉。
太阳变成红巨星后，再过几十亿年的演化会在一次超新星爆发后熄灭并变成白矮星，此时整个太阳系内的行星将遭受“灭顶之灾”，其中一些会被直接摧毁，另一些可能被抛射到宇宙中变成“流浪行星”。当然也可能会有一些幸存下来，成为围绕白矮星运动的行星。从这种意义来说，行星的寿命主要取决于其宿主恒星。
行星会被恒星吞噬掉，之前有过这样的理论研究，也有观测上的间接证据，即行星被撕碎以后，掉到恒星上会改变恒星大气层的金属丰度。但想直接拍摄到恒星吞噬行星的过程，是非常难的。
新京报记者张璐
责任编辑：杨杰
