利用可居住世界望远镜研究原始行星与原行星盘

自从发现围绕类太阳星体的第一颗系外行星以来，迄今已确认近 6000 颗系外行星——以及它们的多样性——在过去三十年里彻底革新了我们对行星系统的认知。尽管如此，大多数行星围绕的是成熟恒星（年龄 ${\gtrsim}1$ 十亿年），此时行星的出生环境已经消散。事实上，我们仅确认了 2 颗形成中的行星（即原始行星；年龄 ${\lesssim}10$ 百万年）居住在同一个系统中。与此相比，过去十年里我们已对超过 200 个原行星盘进行成像，许多原行星盘包含子结构，如螺旋和环洞，这表明可能存在原始行星。为了理解行星形成的早期阶段，可居住世界望远镜（HWO）凭借其高对比度成像和积分场光谱能力，提供了一个独特的机会来探索行星形成早期阶段的人口统计及其出生环境。我们提议利用 HWO 通过直接成像捕捉原行星盘中亚结构的原行星，并通过积分场光谱和光谱极化成像对其进行表征（即原行星、原行星盘、行星周盘）。这一工作将显著扩展当前原行星的数量，探测并表征超过 200 颗原行星。通过将原行星数量扩展两个数量级，这些观测将检验并细化行星形成理论和行星-盘相互作用理论，并进一步动机行星迁移研究，结合现有的成熟行星数据。结果将为行星系统的形成与演化提供关键见解，帮助我们理解我们自己的太阳系的起源。