哈勃的功績之行星科學(xué)

梁曉鵬

我們鄰居的表面正在發(fā)生著什么？再遠一些，有沒有另一些人居住在類似地球的地方，他們也在向天空張望？哈勃空間望遠鏡一直在觀察恒星和行星系統(tǒng)的形成，審視著遙遠恒星周圍的行星，記錄著宇宙沖撞的破壞性力量。

哈勃空間望遠鏡傳回的記錄獵戶座處于形成期的行星系統(tǒng)的照片。太陽系便是由恒星形成時遺留下的氣塵圓環(huán)產(chǎn)生的。

星球的誕生

引力拉動坍縮氣塵云中的物質(zhì)，形成一個周圍有旋轉(zhuǎn)物質(zhì)的濃縮天體，這個天體會噴射出一股股劇烈的輻射，以每小時80萬千米的速度向外延伸數(shù)萬億千米。目前科學(xué)家還不知道這些噴流如何形成，但他們確信，它來自新生恒星釋放的磁場。

在哈勃空間望遠鏡傳回那些重要的圖片之前，天文學(xué)家能夠看見這些噴流，但看不到產(chǎn)生新星的圓環(huán)；有了哈勃之后，他們才能看到兩者。1995年，哈勃空間望遠鏡第一次拍攝到獵戶座星云中的噴流和圓環(huán)詳圖。

自此之后，哈勃拍攝到許多這類圖像，發(fā)現(xiàn)了首批直接證據(jù)，證明噴流源自恒星獲得原始物質(zhì)的氣塵狀圓環(huán)的中心。天文學(xué)家認為，這些噴流在恒星形成中起到重要的作用，很可能降低了圓環(huán)自轉(zhuǎn)的速度，使得恒星能夠收集到更多的原始物質(zhì)。哈勃的觀測發(fā)現(xiàn)，獵戶座星云中的一個氣塵洞里有700多顆新生恒星，處在不同的形成階段。

天文學(xué)家曾經(jīng)認為，恒星周圍的塵埃盤聚合形成恒星系，可稱為原行星盤。因為其隱藏在更大規(guī)模的氣塵云中，所以很難被發(fā)現(xiàn)。后來，哈勃發(fā)現(xiàn)了大量原行星盤，推翻了這種觀點。其觀測結(jié)果表明，行星成長的環(huán)境影響了行星形成的過程。哈勃的觀測結(jié)果同時也為科學(xué)家提供了線索，填補了我們有關(guān)行星形成知識的那些缺環(huán)。例如，氣塵環(huán)是怎樣演化成圍繞新生恒星的一個個行星的。

比較昏暗的行星穿過北落師門恒星的塵環(huán)，該行星正沿著預(yù)期軌道運行。

太陽系外的行星

目前，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了成百上千顆系外行星，大多是地面望遠鏡在尋找行星拖拽恒星并對其產(chǎn)生輕微影響時發(fā)現(xiàn)的，還有一些是在行星從其母星前經(jīng)過時，通過光的微微變暗而被觀測到的。

對后面這一種情況，哈勃空間望遠鏡能夠提供更加深入的認識：觀察恒星光“被食”的周期，可獲得行星公轉(zhuǎn)周期的線索；哈勃空間望遠鏡測量了一些行星的大氣構(gòu)成，發(fā)現(xiàn)其大氣中含有鈉、碳和氧；它曾觀測到一顆行星消失在太空，它像彗星一樣帶有氫尾。哈勃還在一顆太陽系外行星上發(fā)現(xiàn)了有機分子。它距其恒星極近，有木星大小，大氣中含有甲烷。

天文學(xué)家認為不可能的事，哈勃空間望遠鏡也照樣可以干，比如，拍攝可見光波段的系外行星的照片。在北落師門周圍的塵帶照片里，有一個小小的點，那是行星北落師門b，它的體積約是木星的3倍，周圍可能有明亮的氣塵圓環(huán)。因為北落師門的環(huán)境呈塵狀，自20世紀(jì)80年代初以來，天文學(xué)家一直猜測其周圍可能有行星，如今得以證實。

1994年7月17日，哈勃空間望遠鏡在可見光和紫外線波段拍得的木星圖，上面可見木星南半球的撞擊現(xiàn)場。

彗星墜毀

1994年，“蘇梅克-列維9”號彗星墜入木星大氣，給木星留下大片羽狀痕跡。哈勃看得很清楚，觀察了彗木相撞的全過程。木星引力將彗星撕成幾十塊碎片，彗星撞擊區(qū)域形成了巨大的氣浪漣漪?？茖W(xué)家認為，這是千年難得一見的事件。

2009年5月，宇航員給哈勃空間望遠鏡安裝了新儀器，對其進行了維修。7月，工程師和科學(xué)家仍然在檢測和調(diào)整這臺翻新的望遠鏡，一名業(yè)余天文愛好者發(fā)現(xiàn)木星表面出現(xiàn)了一個奇怪的黑點：這個氣狀巨行星又一次被撞擊。一顆小行星不知不覺地溜進這個行星，留下一個正在延展的撞擊現(xiàn)場。哈勃空間望遠鏡的一個優(yōu)勢，正好在于能夠瞬間拍攝這類事件的高質(zhì)量圖像，給科學(xué)家提供研究數(shù)據(jù)，使我們對自己的宇宙鄰居有更深入的了解。

因為這個突發(fā)事件太重要，絕對不能錯過。哈勃研究小組將哈勃檢休日程暫時擱置一旁，用新?lián)Q的一個設(shè)備拍攝了這個撞擊現(xiàn)場。

哈勃空間望遠鏡拍攝的木星撞擊現(xiàn)場圖使科學(xué)家對該行星的成分產(chǎn)生了疑問。例如，“蘇梅克-列維9”號撞擊現(xiàn)場激起的波的特性表明，木星的成分與科學(xué)家先前認為的不太一樣。endprint