我们的太阳系与其他太阳系可比吗？其他系统是什么样子的？我们从系外行星研究中得知，许多其他系统都有热木星，这些巨大的气态巨行星的轨道非常接近其恒星。这是正常现象吗？我们的太阳系是异常值吗？
解决这些问题的一种方法是研究年轻恒星周围的行星形成盘，看看它们是如何演化的。
但研究这些系统的大量样本是获得答案的唯一方法。
这就是一群天文学家在调查 873 个原行星盘时所做的事情。
质量是行星形成盘新研究的关键部分。圆盘的质量决定了有多少物质可用来形成行星。
通过测量年轻恒星周围圆盘的质量，天文学家可以限制在那里可能形成的行星的总质量，并进一步了解太阳系的结构。
新的研究是“使用 ALMA (SODA) 进行的猎户座盘调查：I. 873 个原行星盘的云层人口统计。“它发表在杂志上天文学和天体物理学，主要作者是德国海德堡马克斯普朗克天文研究所的科学家西尔克·范特维斯加（Sierk van Terwisga）。
“到目前为止，我们还不确定哪些特性主导着年轻恒星周围行星形成盘的演化，”范特维斯加说在新闻稿中。
“我们的新结果现在表明，在没有任何相关外部影响的环境中，观测到的可用于形成新行星的盘质量仅取决于星盘系统的年龄。”
尘埃质量不仅告诉天文学家可能由圆盘形成的行星的质量。根据圆盘的年龄，它还可以告诉天文学家哪些行星已经形成。
但其他因素也会影响磁盘质量，并且这些因素因磁盘而异。恒星风和盘外附近恒星的辐射等也会影响质量。
那么研究人员如何能够在如此大的样本中分离出这些影响呢？
他们专注于原行星盘的一个著名区域，称为猎户座A云，它是猎户座分子云复合体 (OMCC) 的一部分。
OMCC 距离我们约 1350 光年，是经过深入研究的猎户座星云的所在地，即使是后院的天文学家也能看到这一特征。
（ATHER van Terwisga 等人/MPIA）
多于：这张图片描绘了赫歇尔太空望远镜上的 SPIRE（光谱和光度成像接收器）仪器观测到的巨大的猎户座 A 恒星形成云。它追踪了冷尘的大规模分布。猎户座 A 距离我们约 1350 光年，由标签所示的各个恒星形成区域组成。用 ALMA 观测到的行星形成盘 (+) 的位置已标明，而尘埃质量高于 100 个地球质量的盘则显示为蓝点。
阿尔瓦罗·哈卡尔是该研究的合著者，也是奥地利维也纳大学的科学家。 “猎户座 A 为我们提供了史无前例的大样本量，包含围绕年轻恒星的 870 多个圆盘，”哈卡尔说。 “能够根据年龄甚至云内的本地环境寻找磁盘质量的微小变化至关重要。”
这是一个很好的示例，因为所有磁盘都属于同一云。这意味着它们的化学反应是一致的，并且它们都有相同的历史。
附近的猎户座星云团 (ONC) 拥有一些可能影响其他圆盘的大质量恒星，因此该团队拒绝了猎户座 A 中距离 ONC 小于 13 光年的任何圆盘。
测量所有这些圆盘的质量是很棘手的。该团队使用阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）来观察灰尘。 ALMA 可以调谐到不同的波长，因此该团队在 1.2 毫米波长下观察了年轻的圆盘。
在该波长下，尘埃很亮，但恒星很暗，这有助于消除每个圆盘中恒星的影响。由于在 1.2 毫米处进行观测使得观测结果对大于几毫米的物体（例如已经形成的行星）不敏感，因此该团队的测量仅测量了可形成新行星的尘埃。
在不受恒星干扰的情况下测量尘埃是一个障碍，但研究人员面临另一个障碍：数据。
对近 900 个原行星盘的详细调查产生了大量数据，所有这些数据都必须经过处理才能具有任何集体意义。如果团队依赖现有方法，则需要大约六个月的时间来处理所有这些数据。
相反，他们开发了自己的方法来处理数据并行处理。原本需要数月才能完成的事情只用了不到一天的时间。 “我们的新方法将处理速度提高了 900 倍”，合著者 Raymond Oonk说。
当他们处理数据时，研究人员发现大多数圆盘仅含有 2.2 个地球质量的尘埃。近 900 个圆盘中，只有 20 个拥有足够 100 个或更多地球所需的尘埃。
“为了寻找变化，我们剖析了猎户座 A 云并分别分析了这些区域。由于有数百个磁盘，子样本仍然足够大，可以产生具有统计意义的结果，”van Terwisga解释了。
研究人员发现猎户座 A 不同区域的盘状尘埃质量存在一定差异，但差异很小。作者表示，年龄效应可以解释这些变化。随着磁盘老化，磁盘质量下降，并且相同年龄的磁盘簇具有相同的质量分布。
“我们必须强调，即使在最极端的情况下，这些在天空中彼此相距较远的星团之间的差异很小，并且相对于彼此和现场而言并不非常显着，”作者在他们的论文中写下。
（Van Terwisga 等人，天文学与天体物理学，2022）
多于： 该图显示了六个低质量和低密度的簇YSO在研究中。尽管它们在猎户座 A 中分布广泛，但这些圆盘显示出相同的质量年龄相关性。
预计随着磁盘的老化，其灰尘量会减少。行星的形成是造成这种减少的主要原因：曾经的尘埃变成了行星。
但其他影响也会导致灰尘损失。尘埃可以向盘中心迁移，主星的辐射可以蒸发尘埃。
但这项研究加强了年龄和灰尘损失之间的相关性。
这项研究的结果可以应用于其他年轻的星盘群吗？作者将猎户座 A 的结果与几个邻近的具有年轻盘的恒星形成区域进行了比较。
其中大多数（但不是全部）与猎户座 A 中看到的与年龄相关的质量损失相符。
“总而言之，我们认为我们的研究证明，至少在未来 1000 光年左右的时间内，所有行星形成盘群在给定年龄都表现出相同的质量分布。而且它们似乎以或多或少相同的方式进化，”范特维斯加说。
研究人员还有更多工作要做。他们将研究较小的恒星在几光年的较小范围内可能产生的影响。
在这项研究中，他们避免了ONC中的大质量恒星对邻近圆盘的影响。但较小的背景恒星仍然可能影响圆盘，它们可能解释年龄-质量相关性中的一些微小变化。
恒星及其圆盘的年龄、化学性质以及母云的动力学都与质量相结合，描绘出由圆盘产生的太阳系的更清晰的图景。天文学家无法利用这样的数据来预测在任何给定的太阳系中可能形成什么类型的行星。
但值得注意的是，磁盘年龄和磁盘质量之间的相关性很强，即使在像猎户座 A 这样的大型结构中也是如此。
“同一年龄的圆盘样本具有非常均匀的特性，这是一个令人惊讶的发现，”作者得出结论，他们的结果证实了之前的研究和调查所暗示的内容。
“然而，现在我们可以证明这一点适用于更多数量的 YSO 和 YSO 星团，它们是在同一巨型云的分离良好的部分中形成的。SODA（与 Alma 进行的猎户座盘调查）盘样本的前所未有的规模首次使我们能够放大单个恒星形成区域中年龄梯度和星团的影响。”
