天文学家在一颗年轻恒星周围的原行星盘中发现了大量的水蒸气。尘埃中的水分含量至少是地球上所有海洋中水分含量总和的三倍。而且它并没有扩散到整个原行星盘；它集中在内盘区域。
没有水就意味着没有生命，所以在形成岩石行星的原行星盘中发现这么多水是一个有趣的发现。这不是普通的盘。这是一个寒冷、稳定的圆盘，是最有可能形成行星的类型。
这一发现发表在《自然天文学》上的一篇新论文中。它的标题是“ALMA对HL-Tau盘内部天文单位中的水的分辨率观测”。该研究的主要作者是斯特凡诺·法奇尼（Stefano Facchini），他是意大利米兰大学的天文学家。
法奇尼说：“我从来没有想过我们能在可能形成行星的同一区域捕捉到水蒸气海洋的图像。”
这颗恒星名为HL Tau（HL Tauri），是一颗距离地球约450光年的年轻恒星。它的年龄可能不到10万年，这使它成为了解行星形成过程中的主要观测目标。当涉及到观察年轻恒星周围的气体和尘埃时，ALMA是我们最好的工具。ALMA的首批高分辨率图像之一是HL Tau及其盘。这幅图像显示了圆盘上的环，表明年轻行星可能在哪里形成。
HL Tau一直引起科学家的兴趣，现在他们已经在其行星形成盘中检测到如此大量的水蒸气，这颗年轻的恒星是一个更有吸引力的观测目标。
研究人员在论文中写道：“这些观察结果为描述原行星盘内部区域的含水量铺平了道路。ALMA望远镜的巨大角度分辨率和灵敏度，即使在低大气透射光谱范围内，也提供了行星形成盘中主要水同位素体蒸汽的空间和光谱分辨率图像。”
ALMA不仅探测到了水，而且还确定了水在圆盘中的位置以及水的含量。研究人员在他们的论文中写道：“我们的分析表明，在该系统的17个天文单位内，有3.7个地球海洋的水蒸气。”
当行星在像HL Tauri周围的原行星盘中形成时，它们会清除尘埃中的通道。没有任何其他东西可能会产生这些迹象，表明存在年轻的、仍在形成的行星。我们要感谢强大的ALMA对我们的理解。
意大利博洛尼亚大学的天文学家、该研究的合著者莱昂纳多·特斯蒂（Leonardo Testi）说：“我们不仅可以探测到，而且还可以捕捉到细节图像，并在距离我们450光年的地方解析水蒸气，这真是太了不起了。”特斯蒂所指的空间分辨率要归功于ALMA。射电干涉仪使天文学家能够看到水蒸气是如何分布在整个圆盘上的。“在标志性的HL Tauri盘中参与如此重要的发现，超出了我对天文学第一次研究经验的期望，”来自李耶大学的马修·范德·唐克特补充道。他是比利时的一名硕士研究生，当时他参与了这项研究。
ALMA是一个无线电干涉仪，这意味着它观察的波长从0.3毫米到3.6毫米，对应于84 GHz到950 GHz的范围。在这项研究中，研究人员观察到不同温度下水分子的不同“味道”。研究人员解释说：“我们在两个不同的ALMA波段（波段5，最初是为了研究当地宇宙中的水而开发的，波段7）观察了HL Tau，以瞄准水的三个转变。”
观测不仅在岩石行星形成的内部区域发现了水。它在其中一个间隙中发现了水，这表明一颗行星正在清扫圆盘物质并将其添加到其质量中。法奇尼说：“我们最近的图像显示，在距离恒星一定距离的地方有大量的水蒸气，其中包括一个可能正在形成行星的空隙。”自然而然的结论是，水正在成为地球的一部分。
该研究的合著者、瑞典查尔姆斯理工大学教授沃特·弗莱明斯（Wouter Vlemmings）说：“这些结果都要感谢ALMA的力量。这是我们拥有的唯一能在这样的圆盘上探测到水的设备。到目前为止，ALMA是唯一一个能够在空间上解析冷行星形成盘中的水的设备。”
ALMA的不同观测频率捕捉到了水的转变，这项研究的一部分是观察从尘埃颗粒中释放出来的水。行星形成盘中的水和尘埃之间的关系很重要。在足够冷的地方，水可以冻结在尘埃颗粒上，这些颗粒更容易粘在一起，有助于行星的形成过程。
参与这项研究的欧洲南方天文台天文学家伊丽莎白·汉弗莱斯（Elizabeth Humphreys）说：“在照片中直接目睹水分子从冰冷的尘埃颗粒中释放出来，真是令人兴奋。”
天文学家在HL Tau周围的圆盘上看到的一些东西，就像一扇通往过去的窗户。我们的星球也是以类似的方式形成的，同样的过程和机制也一定是相似的。
法奇尼说：“我们的研究结果表明，水的存在可能会影响行星系统的发展，就像45亿年前我们的太阳系一样。”
ALMA确实在这项工作中发挥了作用，该设备在我们研究年轻恒星周围的原行星盘方面发挥了主要作用。但即将问世的望远镜将超越ALMA，让我们更深入、更详细地了解尘雾笼罩的圆盘内部。极大型望远镜预计将于2028年首次亮相。它强大的METIS（中红外ELT成像仪和摄谱仪）将使我们对行星形成过程有前所未有的了解。
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