2025年底，美國(guó)哈佛—史密森尼天體物理中心的天文學(xué)家借助NASA哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，首次觀測(cè)到迄今最大的原行星盤IRAS 23077+6707，相關(guān)成果于12月下旬發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。

這個(gè)距地球約1000光年的“行星搖籃”，橫跨約6400億公里（相當(dāng)于太陽(yáng)系直徑的40倍），質(zhì)量達(dá)木星的10-30倍，從地球視角看，它的形狀如同“漢堡包”，且呈現(xiàn)出罕見(jiàn)的混亂與不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，這一現(xiàn)象為探索極端環(huán)境下的行星形成提供了關(guān)鍵線索。

顛覆認(rèn)知的“宇宙大漢堡”：不只是大，更“叛逆”

提到原行星盤，人們常聯(lián)想到“規(guī)整的光盤”——圍繞年輕恒星旋轉(zhuǎn)的氣體塵埃盤，安靜孕育行星。但I(xiàn)RAS 23077+6707完全打破了這一印象，它不僅是“體型冠軍”，更是個(gè)充滿“叛逆感”的特殊存在。

從外觀來(lái)看，它像被宇宙“側(cè)放”的漢堡：中間暗黑色的“肉餅”是致密塵埃帶，遮擋了中心恒星的光芒（天文學(xué)家推測(cè)中心可能是一顆大質(zhì)量恒星或一對(duì)雙星），上下層發(fā)光的“面包”則是被恒星能量照亮的氣體塵埃。

但這個(gè)“漢堡”的細(xì)節(jié)遠(yuǎn)比想象中狂野：哈勃在可見(jiàn)光下捕捉到它的物質(zhì)絲狀結(jié)構(gòu)能延伸到盤面外很遠(yuǎn)的地方，且只出現(xiàn)在一側(cè)，另一側(cè)卻是銳利的“一刀切”邊緣，這種不對(duì)稱在已知原行星盤中極為罕見(jiàn)。

天文學(xué)家給這個(gè)巨大的原行星盤取了個(gè)有趣的昵稱“德古拉的奇維托”：“德古拉”對(duì)應(yīng)團(tuán)隊(duì)中一位來(lái)自特蘭西瓦尼亞（德古拉傳說(shuō)發(fā)源地）的研究者，“奇維托”則是另一位烏拉圭研究者家鄉(xiāng)的國(guó)菜三明治，既貼合它“漢堡”的外形，也讓這個(gè)遙遠(yuǎn)的宇宙天體多了幾分煙火氣。

研究團(tuán)隊(duì)分析，這種“單側(cè)瘋狂”可能源于兩種情況：要么是近期有外部氣體塵埃涌入，像給這個(gè)盤“強(qiáng)行加餐”，打亂了原有平衡；要么是它正與周圍宇宙環(huán)境“碰撞互動(dòng)”，比如穿過(guò)星際云時(shí)被“刮掉”了一側(cè)物質(zhì)。但無(wú)論哪種可能，都說(shuō)明行星誕生的環(huán)境并非此前認(rèn)為的“溫和有序”，反而可能充滿動(dòng)蕩。

更關(guān)鍵的是它的“家底”——質(zhì)量相當(dāng)于10-30顆木星。要知道，太陽(yáng)系早期的原行星盤質(zhì)量產(chǎn)生過(guò)數(shù)百顆行星，后通過(guò)兼并等形式形成了八大行星（地球質(zhì)量約為木星的1/318），雖然太陽(yáng)系行星盤形成時(shí)的物質(zhì)要比這八大行星的物質(zhì)多很多，但也不至于會(huì)多到木星的10~30倍，因?yàn)榘舜笮行堑奈镔|(zhì)加起來(lái)還不到木星的1.4倍，因此有天文學(xué)家認(rèn)為太陽(yáng)系早期星盤的物質(zhì)量應(yīng)該在目前這樣的3倍左右，而這個(gè)原始行星盤相當(dāng)于木星10~30倍質(zhì)量的物質(zhì)足以堆出“多顆氣態(tài)巨行星+無(wú)數(shù)巖質(zhì)行星”的組合，而且范圍大到太陽(yáng)系直徑的40倍，其中產(chǎn)生的行星或可多到1000顆以上，甚至?xí)袛?shù)千顆。

行星數(shù)量推測(cè)：為何說(shuō)可能超過(guò)1000顆？

而要判斷這個(gè)原行星盤能產(chǎn)生多少行星，得先搞懂“行星是怎么長(zhǎng)大的”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，原行星盤里的塵埃顆粒會(huì)先像“滾雪球”一樣碰撞結(jié)合，形成千米級(jí)的“星子”，星子再通過(guò)引力吸積周圍物質(zhì)，最終長(zhǎng)成行星。這個(gè)過(guò)程中，盤的質(zhì)量、大小和物質(zhì)分布，直接決定了能“滾出”多少顆行星。

先看太陽(yáng)系的參照：根據(jù)天文學(xué)家對(duì)太陽(yáng)系早期的模擬，最初的原行星盤里可能形成了數(shù)百顆“候選行星”，但由于軌道重疊、引力碰撞，大部分行星要么合并成更大的天體（如今的八大行星皆為其他行星合并形成），要么被太陽(yáng)引力吸引而墜入太陽(yáng)之中，要么被木星、土星等巨行星“甩”出太陽(yáng)系，最終只剩下八大行星和矮行星。

而IRAS 23077+6707的條件，比太陽(yáng)系早期“優(yōu)越”太多：從質(zhì)量來(lái)看，它的物質(zhì)總量是木星的10-30倍，若按太陽(yáng)系“用約0.1倍木星質(zhì)量形成八大行星”的效率計(jì)算（實(shí)際效率更低，大部分物質(zhì)被恒星吸積或吹散），僅按最低10倍木星質(zhì)量算，理論上能支撐數(shù)百顆行星的形成；若按30倍木星質(zhì)量，基礎(chǔ)“原材料”足以讓行星數(shù)量翻倍。

從大小來(lái)看，它的直徑是太陽(yáng)系的40倍，意味著有更廣闊的“生長(zhǎng)空間”。太陽(yáng)系的行星主要集中在海王星軌道內(nèi)（約30天文單位），而這個(gè)盤的范圍能延伸到“相當(dāng)于柯伊伯帶外側(cè)”的區(qū)域，足夠劃分出更多獨(dú)立的“行星軌道區(qū)”——就像一個(gè)40倍大的操場(chǎng)，能容納的“運(yùn)動(dòng)員”（行星）數(shù)量，自然比小操場(chǎng)多得多。

再考慮物質(zhì)分布：哈勃圖像顯示，這個(gè)盤里有密集的塵埃帶和絲狀結(jié)構(gòu)，這些都是星子形成的“溫床”。而且它的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)可能帶來(lái)“局部物質(zhì)富集”——比如有絲狀結(jié)構(gòu)的一側(cè)，塵埃顆粒更容易碰撞結(jié)合，可能形成更多星子；即使后續(xù)發(fā)生合并、碰撞，龐大的物質(zhì)基數(shù)也能保證最終留存的行星數(shù)量。

天文學(xué)家推測(cè)它可能形成1000顆以上行星，并非憑空猜測(cè)：一方面是基于“質(zhì)量-行星數(shù)量”的理論模型，另一方面參考了其他原行星盤的觀測(cè)案例——比如HL Tau原行星盤（直徑約太陽(yáng)系的2倍），已發(fā)現(xiàn)至少3顆巨行星正在形成，而IRAS 23077+6707的規(guī)模是HL Tau的20倍，行星數(shù)量自然可能成量級(jí)增長(zhǎng)。當(dāng)然，最終實(shí)際數(shù)量會(huì)減少，因?yàn)椴糠中行菚?huì)合并或被拋出，但即使打個(gè)“對(duì)折”，也可能有數(shù)百顆行星留存，遠(yuǎn)超太陽(yáng)系。

不只是“數(shù)量多”：這個(gè)盤為何能改寫行星形成理論？

對(duì)天文學(xué)家來(lái)說(shuō)，IRAS 23077+6707的價(jià)值，遠(yuǎn)不止“最大原行星盤”的頭銜，更在于它顛覆了人們對(duì)行星形成環(huán)境的認(rèn)知，解答了此前的多個(gè)“宇宙謎題”。

首先，它證明了極端環(huán)境下也能形成行星。此前天文學(xué)家認(rèn)為，只有像太陽(yáng)系這樣“大小適中、物質(zhì)均勻”的原行星盤，才能穩(wěn)定孕育行星；而過(guò)大、過(guò)于混亂的盤，可能因?yàn)槲镔|(zhì)分散、引力不穩(wěn)定，無(wú)法形成完整的行星。

但這個(gè)盤不僅巨大，還充滿湍流和不對(duì)稱，卻依然展現(xiàn)出“活躍的行星形成跡象”——比如絲狀結(jié)構(gòu)中的塵埃聚集，說(shuō)明即使在極端條件下，“滾雪球”的過(guò)程依然能啟動(dòng)。這意味著，宇宙中可能存在大量“超大型行星系統(tǒng)”，此前未被發(fā)現(xiàn)，只是因?yàn)樗鼈兲b遠(yuǎn)、太暗弱。

其次，它為研究“氣態(tài)巨行星的形成”提供了絕佳樣本。氣態(tài)巨行星（如木星、土星）的形成，需要在“冰線”外側(cè)（溫度低，能保留水冰、氨等揮發(fā)物）有足夠多的物質(zhì)快速聚集，形成“巖石核心”后，再吸積氣體。

IRAS 23077+6707的質(zhì)量大、范圍廣，“冰線”外側(cè)的物質(zhì)極其豐富，可能在短時(shí)間內(nèi)形成多顆氣態(tài)巨行星——這能幫助天文學(xué)家理解“為何有些恒星系統(tǒng)里有多顆巨行星”，而太陽(yáng)系只有兩顆。

這個(gè)巨大的原行星盤讓我們更接近“太陽(yáng)系起源”的真相。這個(gè)盤被稱為早期太陽(yáng)系的“放大版”，它的混亂狀態(tài)，可能正是太陽(yáng)系早期的縮影——我們的太陽(yáng)系最初可能也經(jīng)歷過(guò)“物質(zhì)涌入”“環(huán)境碰撞”，只是隨著時(shí)間推移，逐漸變得規(guī)整。通過(guò)觀測(cè)這個(gè)盤的演化，天文學(xué)家能“倒推”太陽(yáng)系早期的樣子，比如地球的水是否來(lái)自原行星盤的冰粒，木星是否曾“遷移”過(guò)軌道等。

未來(lái)可期：韋伯望遠(yuǎn)鏡將揭開(kāi)更多秘密

哈勃的觀測(cè)只是開(kāi)始，接下來(lái)，NASA的詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）將對(duì)IRAS 23077+6707進(jìn)行更深入的觀測(cè)。韋伯望遠(yuǎn)鏡擅長(zhǎng)探測(cè)紅外光，能穿透塵埃盤的“外層迷霧”，看到更靠近中心恒星的區(qū)域——比如是否有正在形成的行星核心，盤里的有機(jī)分子（如甲烷、水冰）分布如何，這些都是判斷行星數(shù)量和類型的關(guān)鍵。

如果韋伯能在這個(gè)盤里發(fā)現(xiàn)哪怕十幾顆正在形成的行星，就能為“1000顆行星”的推測(cè)提供直接證據(jù)；即使暫時(shí)沒(méi)發(fā)現(xiàn)，它也能通過(guò)分析塵埃顆粒的大小、密度，進(jìn)一步優(yōu)化行星形成模型。此外，地面的ALMA望遠(yuǎn)鏡（毫米波陣列）也將配合觀測(cè)，捕捉盤的動(dòng)力學(xué)變化——比如物質(zhì)如何圍繞恒星旋轉(zhuǎn)，是否有行星引力造成的“軌道間隙”。

對(duì)普通人來(lái)說(shuō)，這個(gè)遙遠(yuǎn)的“宇宙漢堡”不僅是一個(gè)天文發(fā)現(xiàn)，更讓我們意識(shí)到：宇宙中的行星系統(tǒng)，遠(yuǎn)比我們想象的更多樣、更神奇。我們的太陽(yáng)系只是“宇宙行星家族”中的普通一員，而IRAS 23077+6707這樣的“超級(jí)搖籃”，可能正孕育著無(wú)數(shù)個(gè)“地球”或“木星”，等待未來(lái)人類去探索。

消息來(lái)源：《科技日?qǐng)?bào)》12月29日?qǐng)?bào)道《哈勃望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到最大原行星盤》