行星搖籃的星塵之舞：SPHERE觀測揭示行星誕生的奧秘

「這份數據集是一份天文學的寶藏。它提供了關於碎片盤性質的非凡見解，並且允許推導出這些系統中小行星和彗星等較小天體的存在，這些天體是無法直接觀測到的。」——Gaël Chauvin (馬克斯·普朗克天文學研究所)

這句話點出了當前行星研究的前沿：我們正透過觀測環繞恆星的碎片盤，來間接了解行星的誕生地。透過歐洲南方天文台的極大望遠鏡上的 SPHERE 儀器所取得的驚人影像，天文學家們正以前所未有的細節窺探著行星形成的初期階段。這些碎片盤，是行星微體碰撞後留下的塵埃，它們不僅僅是宇宙中的美麗風景，更是解開行星形成之謎的關鍵線索。

子段落標題1: 碎片盤：通往行星系統的窗口


碎片盤就像是行星系統的「遺跡」，保存著行星形成的早期資訊。想像一下，在太陽系形成的初期，無數的小行星和彗星碰撞、合併，最終形成了我們今天所見的行星。而那些沒有成為行星的殘骸，則形成了小行星帶和柯伊伯帶。同樣的，在其他恆星周圍，也存在著類似的碎片盤，它們由無數的塵埃和碎片組成，這些都是行星微體碰撞的產物。

研究這些碎片盤的結構和成分，可以幫助我們推斷出其中可能存在的、尚未被直接觀測到的行星微體和正在形成的行星的特性。 例如，如果我們觀察到碎片盤中存在環狀結構，那麼很可能是有行星在其中運行，清空了特定軌道上的物質，就像吸塵器一樣，在碎片盤中留下了一道清晰的軌跡。

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子段落標題2: 星塵的秘密：如何偵測看不見的行星

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直接拍攝太陽系外的行星（系外行星）及其微小天體極其困難，原因在於它們的光芒非常微弱，很容易被恆星的光輝所掩蓋。 然而，行星微體碰撞產生的塵埃，卻大幅增加了表面積，反射了更多的光線，使得我們能夠偵測到它們的存在。

「從影像中找到關於遙遠行星系統中小天體的直接線索似乎完全是不可能的。 用於探測系外行星的其他間接方法也無濟於事。」——Julien Milli 博士 (格勒諾布爾阿爾卑斯大學)

這段話道出了直接觀測的難處。因此，天文學家們將目光轉向了塵埃。將一個物體分解成微小的碎片，可以極大地增加其表面積，從而更容易被偵測到。想像一下，把一顆石頭磨成粉末，粉末的總表面積將遠遠大於石頭本身。同樣的原理，行星微體碰撞產生的塵埃，也更容易反射光線，讓我們能夠間接觀察到這些隱藏的行星系統。

子段落標題3: 時間的足跡：碎片盤的演化


碎片盤並非一成不變，它們會隨著時間的推移而演化。在年輕的行星系統中，行星微體的碰撞更加頻繁，釋放出大量的塵埃。隨著時間的推移，這些塵埃會逐漸消散，或者被行星吸收，或者被恆星的輻射壓力推向外太空，最終導致碎片盤變得越來越暗淡。

我們的太陽系，擁有小行星帶和柯伊伯帶，就是一個典型的碎片盤演化晚期的例子。 儘管太陽系已經相當成熟，但小行星帶和柯伊伯帶仍然存在著大量的碎片，它們記錄了太陽系早期形成的資訊。透過研究這些碎片，我們可以更深入地了解太陽系的歷史。

子段落標題4: SPHERE 的利器：穿透星光的迷霧


SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) 是架設在歐洲南方天文台極大望遠鏡上的一種先進儀器，專門用於拍攝系外行星和碎片盤。它利用日冕儀來阻擋恆星的耀眼光芒，並使用自適應光學系統來校正大氣擾動，從而能夠偵測到極其微弱的塵埃結構。

想像一下，要在幾公里外，拍攝一道明亮的體育場聚光燈旁邊的一縷香煙，這就是 SPHERE 所面臨的挑戰。 日冕儀就像是一個遮陽板，可以阻擋恆星的光線，讓天文學家能夠看到被星光掩蓋的微弱光芒。而自適應光學系統則可以校正大氣層對光線的扭曲，使得影像更加清晰銳利。

子段落標題5: 大規模巡天：碎片盤的多樣性


一項對 SPHERE 數據進行的大規模巡天，揭示了 51 個具有不同特性的碎片盤。該巡天分析了 161 顆附近的年輕恆星，這些恆星的紅外輻射表明它們周圍存在碎片盤。結果顯示，這些碎片盤在大小、形狀、方向和結構上都存在著顯著的差異。

「結果影像顯示了 51 個具有各種特性的碎片盤——有些較小，有些較大，有些從側面看到，有些幾乎是正面看到——並且具有相當多樣化的磁碟結構。 其中四個磁碟以前從未被成像過。」——Natalia Engler (蘇黎世聯邦理工學院)

研究發現，質量更大的年輕恆星往往擁有質量更大的碎片盤，並且塵埃集中在遠離恆星的地方的系統，也傾向於擁有質量更大的碎片盤。這些發現暗示著行星的形成過程可能與恆星的質量以及碎片盤的結構密切相關。

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子段落標題6: 未來展望：解開星塵之謎

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SPHERE 的觀測為我們提供了寶貴的數據，但這僅僅是開始。 未來，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）和極大望遠鏡（ELT）等新一代望遠鏡將能夠直接拍攝塑造這些塵埃環的行星。

這些望遠鏡將具有更高的靈敏度和解析度，可以穿透星塵的迷霧，直接觀察行星的真面目。 透過研究這些行星的特性，我們將能夠更深入地了解行星的形成過程，以及行星系統的多樣性。對於台灣的學者與研究生來說，這是一個充滿機會的領域，可以積極參與相關研究，共同探索宇宙的奧秘。想要進一步了解相關資訊，可以在天文學相關資料庫中搜尋SPHERE、系外行星、碎片盤等關鍵字。

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Max Planck Institute for Astronomy. (2025, December 6). SPHERE’s stunning space
images reveal where new planets are forming. ScienceDaily. Retrieved December 6,
2025 from www.sciencedaily.com/releases/2025/12/251206030750.htm\n—\n Story Source:
Materials provided by Max Planck Institute for Astronomy. Note: Content may be edited for style and length.