\beta\ Pictoris气体盘中氢的首次探测

年轻且邻近的恒星\beta\ Pictoris（\beta\ Pic）被由尘埃和气体组成的碎屑盘所环绕，已知该系统存在大量蒸发的系外彗星、星子以及至少一颗行星。由于从地球看去该系统呈侧向倾角，它是进行碎屑盘研究的理想对象，为利用吸收光谱学研究行星形成环境提供了绝佳机会。利用哈勃空间望远镜（HST）上的宇宙起源光谱仪（COS），我们通过HI Lyman \alpha\ (Ly-\alpha)谱线观测了盘中含量最丰富的元素——氢。我们提出了一种新技术，以减少COS光谱中地球气辉对Ly-\alpha谱线的污染。这种气辉虚拟运动（AVM）技术允许我们将天体物理目标的Ly-\alpha谱线移离污染性的气辉发射，从而揭示更多天体物理谱线轮廓。在恒星视向速度处测得的\beta\ Pic稳定气体盘中的氢柱密度为$\log(N_{\mathrm{H}}/1 \mathrm{cm}^2) \ll 18.5$。我们发现Ly-\alpha发射线轮廓是不对称的，并提出这是由向恒星坠落的HI引起的，其相对于\beta\ Pic的整体视向速度为$41\pm6$ km/s，柱密度为$\log(N_{\mathrm{H}}/1 \mathrm{cm}^2) = 18.6\pm0.1$。相对于CI球粒陨石中氢含量的高氢柱密度表明，大部分氢气并非来自盘中的尘埃。该柱密度揭示的氢丰度远低于太阳丰度，这排除了探测到的氢是原行星盘残留或恒星抛出气体的可能性。我们假设观测到的向恒星坠落的氢气源于蒸发系外彗星中水的解离。