创造之界

如果你能乘坐时光机回到过去，就会看到熟悉的地球日异月殊。退回到约1万年前，人类文明就不见了，气温骤降，地球正经历最后一次冰河时代。加速倒退至数百万年前，你能够见证生物逆向进化，哺乳动物的称霸可以追溯到白垩纪—第三纪（K-T）大灭绝，即6600万年前的陨石撞击导致地球上75%的生命灭绝。再往前倒带，你会看到大陆板块漂移解构，气候疯狂变化，在热带温室和冰雪覆盖之间反复徘徊。距今约45亿年前，受到来自太空的撞击产生巨大震动，此次撞击之大使导致恐龙灭绝的陨石看似微不足道：一块火星大小的陨石“忒伊亚”与地球相撞，将数万亿吨的碎片砸入太空，碎片后来凝聚在一起形成了月亮。不过，你将无暇欣赏无月的星空：再往前倒约一亿年，地球这个星球根本就不会存在。

此时，太阳仍是一颗年轻明亮的原恒星，仍然裹着孕育它的星云的微尘襁褓。当然，构成今天太阳系行星的所有物质都已然存在了，它们围绕着这颗年轻的恒星运转，形成了一圈微热的尘埃：仿佛今天土星周边的光环，只不过要大几个数量级。这个尘埃环被称为“原行星盘”。

我们之所以能了解到这一切是由于已经观察到了其他原行星盘——恒星系的雏形，这个构成世界的原料正等待被引力长期塑造，缓慢雕刻成行星。

新恒星被原行星盘包围这一现象，最初是被人们通过红外线观测而察觉的。年轻的恒星之所以会发光，是因为它很热——这种在前文提过的“热辐射”必遵循物理定律，获取独有的特征。恒星发出的光谱很广（回想一下，牛顿就是通过阳光发现了整个光谱）。但该恒星最亮的地方总有一个特定的波长。该“峰值”所在的波长取决于物体的温度——较热的恒星会以短波长的形式发出大部分辐射。因此，较热的恒星偏蓝色，较冷的恒星偏红，而我们的太阳是颗非常普通的恒星，介于两者之间。

当天文学家将新发明的红外相机对准年轻恒星时，发现了前所未有的光谱。这些恒星红外波段都太亮了，明显违背了物理学的基本定律。科幻小说作家艾萨克·阿西莫夫（Isaac Asimov）曾经说：“科学探索中最令人兴奋的词语，预示着新的发现即将诞生，这不是‘我发现了’（Eureka），而是‘这好奇怪……’。”当你看到物理定律显然被打破时，这是个好兆头，说明你即将得到全新的发现。

金牛座HL（HL Tauri）就是这样一个另类，这是一颗比太阳温度稍低的年轻恒星，距离地球约450光年。在可见光下，金牛座HL是一颗红橙色的恒星，合乎预期。但是，如果你用远红外线观察，就会看到一些异常明亮的东西。这种红外区间出现异常明亮的现象名为“红外线过剩”。许多年轻的恒星在红外线波段的亮度似乎都超过应有值，一般达到百倍，多则可达数千倍。那么，这是什么导致的呢？

我们可以回顾热辐射原理来找到答案。红外线过剩现象出现在10微米左右的波长上：发射该波长的温度大致在室温左右。换言之，温度太低，不可能源于恒星，但又比飘浮在星际空间的冰冻云层要暖和得多。事实上，明亮的红外光几乎与行星的温度完全吻合。通常，行星承蒙母星光照，仿佛篝火旁的露营者般得到温暖。但是这些年轻的恒星，通常不到10万年，尚未形成成熟的行星。另外，观测证据表明，这些年轻恒星由大量温暖的尘埃和气体环绕，供未来行星形成的原材料正在沐浴新生恒星的温暖，在红外线波段闪闪发光。这就是天文学家在金牛座HL观察到的现象：诞生中的恒星系。

如果没有红外望远镜辅佐，年轻的行星系统几乎是不可能被人们看到的。但是进入红外线视线，崭新的世界就跃入眼前。图2.4是阿塔卡马大型毫米阵列天文望远镜（ALMA）在远红外中所观测到的金牛座HL恒星。我第一次看到这张照片时，简直不敢相信它是真的——简直太完美了，就像艺术家的设计图一样。天文学家早已推论出新生恒星系会被尘埃盘所包围，但实际上看到其精美细节完全是另一种体验。尘埃盘的最中心是原恒星金牛座HL的本尊，年仅100万年。而它周围发光的光环是原行星盘，逐步汇聚构成未来星球的物质，耐心地从云中凝练。更有趣的是，星盘中的黑带是正在形成的行星：年轻的星球围绕着新生的恒星运行，滚雪球般清扫纳入轨道上残留的星尘。每个暗环都是未来行星的轨道。从本质上讲，这就是太阳系在近50亿年前的样子，只不过那里比太阳系规模更大一些：金牛座HL和星盘边缘之间的距离是海王星与太阳的3倍。

这张远红外线照片显示了一颗新生恒星周围正在形成新的行星，星盘中的黑带是正在形成的行星，年轻的星球围绕新生恒星运行，滚雪球般清扫纳入轨道上残留的星尘。

在长波段观察年轻恒星，可以进一步了解我们自己的历史。当看到类似图像时，会不由自主地感觉是在照镜子，观看我们自己的历史（几十亿年前地球尚不存在），见证着新生的太阳系从星际云中雕刻出来。 AMr4s2td3xsfFBbcPtQLbegm3XrPsrppTbEKxT1mh3DwtvndlpbawMxGY8fOLYCn