初生行星的第一次直接成像
现今已知的系外行星虽然总数已过3000，但其中的绝大多数都是通过对主星的引力影响、凌星过程或是微引力透镜效应这些间接手段被人感知的。由于行星的体积远远弱于主星又不能独立发光，距离主星较近的那些必然会淹没在星光之中，距离较远的那些也不能反射足够的星光，对系外行星进行直接成像的难度极大。直到近年，新一代大型望远镜以及遮掩主星星冕仪陆续问世，屈指可数（当前有20余颗）的异星才得以直接在影像中现身。
HR8799周围行星系的运动，这是得到直接成像的少数系外行星系统之一。图片提供：W. M. Keck Observatory
不过所有这些行星都是业已成年的星球。对于天体演化学而言，尚处星周盘中的行星半成品更加引人注目。虽然先前这样的盘面在不同的波段多有探测，但直接在其中直接寻获行星就是另一回事了。虽然研究者一度将在某些盘面中解析出的环状纹理视作新生行星的作品，但年初却有数值模拟工作表明，单凭盘面的光电不稳定性也有生成类似结构的可能性。所以如果不能直接找到盘中的幼年行星本身，单凭盘面本身是不能服人的。
ALMA毫米/亚毫米波阵列解析出的年轻恒星猎户V1247周围的环状星周盘。图片提供：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/S. Kraus (University of Exeter, UK)
而在年轻恒星的星周盘内拍摄行星的目标是最近才得以达成的，今年6月初才被公布。这一发现的主角是位于半人马座的K型矮星PDS 70。这颗恒星的质量约合太阳的四分之三，年龄却只有500多万年，以天文学的角度来看只是初生而已，尚处前主序阶段。而第一次探测到其周围行星PDS 70b的仪器则是欧洲南方天文台的甚大望远镜SPHERE光谱仪（分光—偏振高对比度系外行星研究仪器）——它堪称当代最强有力的行星搜索机器之一。与直接拍摄远方行星的仪器一样，SPHERE也是一台可以遮挡主星的星冕仪。不过较传统星冕仪更进一步的是，它通过偏振效应额外抑制了掩星板本身导致的光晕。
除了少数例外，恒星的星光都是非偏振光。换句话说，这里电磁波的振动方向并无特殊的倾向性；但是根据光学基本原理，反射过程却是一种重要的起偏途径。既然SPHERE要在尽量过滤主星贡献的同时确保探测到行星本身，那么就可以借助行星反射光中的偏振特性来进行筛选，进一步提升最终图像的信噪比了。这一独特之处也是该仪器如今能够取得成功的重要原因之一。再配合VLT本身能够矫正大气湍动效应的自适应光学系统，PDS 70b这样正处形成过程中的行星第一次在诞生地盘面中被解析了出来。
星周盘中正在形成中的行星PDS 70b，系统中心的主星PDS 70已被星冕仪遮挡。图片提供：ESO/A. Müller et al.
与最直观的预期一样，这颗盘中星身居PDS 70的“过渡盘”中。过渡盘是行星形成过程中同盘面相互作用的结果，其内边缘相对主星存在一个较远的距离，意味着其内侧的物质已被行星清空。这样的结构虽然在理论上已有预言，早年也被观测到数次，但其与行星的真实关系必须通过对行星的直接探测来确定。这次PDS 70b的发现不啻于打开了行星演化研究的新窗口，也为理论家提供了一个真实的试验场。
在PDS 70b被发现之后，包括开普勒空间望远镜在内的其他系外行星搜索设施也对其所在的行星系开展了后续观测，不仅基本敲定了PDS 70b的轨道，还拍下了行星本身的红外光谱。分析表明，PDS 70b在直径约22天文单位的近圆轨道上环绕主星运行，轨道面与盘面几乎重合。而这颗行星的光谱更接近多云大气的产物，盘面本身应该也对其贡献良多。
PDS 70b的红外光谱。图片来源：Müller et al. (2018)
根据光谱特性估算的PDS 70b的质量误差较大，从木星的数倍以内到十数倍乃至更高不等，不过基本可以算作行星级。但PDS 70b距离主星虽不算太近，其辐射谱反映出的表面温度却一点也不低，各种模型给出的结果都超过了1000开尔文，这其实是年轻气态巨行星的通例，倒也不值得惊讶。在这样的温度上，PDS 70b大气中的云更多应该是由各种金属盐类以至更复杂的化合物组成。
PDS 70b被直接成像开启的是一种新的可能性。如果能够积累下足够多的类似事例，人们对行星演化的认识必将进一步深入。与此同时，这颗行星本身其实也只是一个正在努力吸积周边物质的半成品而已，它当前的模样可能也反映了太阳系中巨行星早年的历史，对它进行更多的观测在某种意义上也是在认识我们自身的过往。
