韋伯研究揭示巖石行星可以在極端環(huán)境中形成 _美國(guó)

據(jù)美國(guó)宇航局：一個(gè)國(guó)際天文學(xué)家小組使用美國(guó)國(guó)家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡首次在我們銀河系最極端的環(huán)境之一的一個(gè)圓盤的高度輻照的內(nèi)部巖石行星形成區(qū)域觀察到了水和其他分子。這些結(jié)果表明，類地行星形成的條件可能出現(xiàn)在比以前認(rèn)為的更廣泛的環(huán)境中。

這是一個(gè)藝術(shù)家的印象，一顆年輕的恒星被一個(gè)原行星盤包圍，行星正在其中形成。圖片：ESO/l . calada
這些是來(lái)自極紫外環(huán)境(XUE)詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃的第一批結(jié)果，該計(jì)劃側(cè)重于描述大規(guī)模恒星形成區(qū)域中的行星形成盤(巨大、旋轉(zhuǎn)的氣體云、塵埃和行星形成和演化的巖石塊)的特征。這些區(qū)域可能代表了大多數(shù)行星系統(tǒng)形成的環(huán)境。了解環(huán)境對(duì)行星形成的影響對(duì)于科學(xué)家深入了解不同類型系外行星的多樣性非常重要。
薛計(jì)劃的目標(biāo)是龍蝦星云(也被稱為NGC 6357)三個(gè)區(qū)域的總共15個(gè)圓盤，龍蝦星云是一個(gè)大型發(fā)射星云，距離地球大約5500光年，位于天蝎座。龍蝦星云是最年輕和最接近的大質(zhì)量恒星形成復(fù)合體之一，是我們銀河系中一些最大質(zhì)量恒星的宿主。大質(zhì)量恒星溫度更高，因此釋放出更多的紫外線輻射。這可以分散氣體，使預(yù)期的磁盤壽命短至100萬(wàn)年。多虧了韋伯，天文學(xué)家現(xiàn)在可以研究紫外線輻射對(duì)像我們太陽(yáng)這樣的恒星周圍的原行星盤中內(nèi)部巖石行星形成區(qū)域的影響。
“韋伯是唯一一臺(tái)具有空間分辨率和靈敏度的望遠(yuǎn)鏡，可以在大規(guī)模恒星形成區(qū)域研究行星形成的圓盤，”德國(guó)馬普天文研究所的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人瑪麗亞·克勞迪亞·拉米雷斯-坦努斯說(shuō) 。
天文學(xué)家的目標(biāo)是使用韋伯中紅外儀器(MIRI)上的中分辨率光譜儀來(lái)描述龍蝦星云中巖石行星形成區(qū)域的物理特性和化學(xué)成分。這第一個(gè)結(jié)果集中在稱為XUE 1的原行星盤上，它位于星團(tuán)Pismis 24中。
“只有MIRI波長(zhǎng)范圍和光譜分辨率允許我們探索巖石行星形成的溫暖氣體和塵埃的分子庫(kù)存和物理?xiàng)l件，”瑞典斯德哥爾摩大學(xué)的團(tuán)隊(duì)成員Arjan Bik補(bǔ)充道。

這張光譜顯示了來(lái)自被稱為XUE 1的原行星盤的數(shù)據(jù)，它位于星團(tuán)Pismis 24中。薛1周圍的內(nèi)盤揭示了水(這里用藍(lán)色突出顯示)以及乙炔(C2H2 ，綠色)、氰化氫(，棕色)和二氧化碳(CO2 ，紅色)的特征。正如所指出的，一些檢測(cè)到的輻射比一些預(yù)測(cè)的模型要弱，這可能意味著一個(gè)小的外圓盤半徑。圖片：美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐空局、加空局、M. Ramírez-Tannus(馬克斯·普朗克天文學(xué)研究所)、J. Olmsted (STScI)
由于它的位置靠近NGC 6357中的幾顆大質(zhì)量恒星，科學(xué)家們預(yù)計(jì)薛1在其一生中一直暴露在大量的紫外線輻射下。然而，在這種極端環(huán)境下，研究小組仍然檢測(cè)到了一系列構(gòu)成巖石行星的分子。
“我們發(fā)現(xiàn)薛1周圍的內(nèi)盤與附近恒星形成區(qū)域的內(nèi)盤非常相似，”荷蘭拉德博德大學(xué)的研究小組成員倫斯·沃特斯說(shuō) 。“我們已經(jīng)檢測(cè)到水和其他分子，如一氧化碳、二氧化碳、氰化氫和乙炔。然而，發(fā)現(xiàn)的排放比一些模型預(yù)測(cè)的要弱。這可能意味著一個(gè)小的外部磁盤半徑。”
“我們感到驚訝和興奮，因?yàn)檫@是第一次在這些極端條件下檢測(cè)到這些分子，”拉德布大學(xué)的Lars Cuijpers補(bǔ)充說(shuō) 。研究小組還在圓盤表面發(fā)現(xiàn)了小的、部分結(jié)晶的硅酸鹽塵埃。這被認(rèn)為是巖石行星的基石。
這些結(jié)果對(duì)于巖石行星的形成來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息，因?yàn)榭茖W(xué)小組發(fā)現(xiàn) ，內(nèi)盤的條件類似于位于附近恒星形成區(qū)域的經(jīng)過(guò)充分研究的盤中發(fā)現(xiàn)的條件，在那里只有低質(zhì)量恒星形成。這表明巖石行星可以在比以前認(rèn)為的更廣泛的環(huán)境中形成。

這張光譜顯示了來(lái)自被稱為XUE 1的原行星盤的數(shù)據(jù)，它位于星團(tuán)Pismis 24中。它的特點(diǎn)是觀察到的一氧化碳信號(hào)跨越4.95至5.15微米。圖片：美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐空局、加空局、M. Ramírez-Tannus(馬克斯·普朗克天文學(xué)研究所)、J. Olmsted (STScI)
該小組指出，薛項(xiàng)目的其余觀察結(jié)果對(duì)于建立這些條件的共性至關(guān)重要。
Ramírez-Tannus說(shuō):“XUE 1向我們展示了形成巖石行星的條件，所以下一步是檢查這種情況有多普遍。”“我們將觀察同一區(qū)域的其他圓盤，以確定觀察到這些情況的頻率。”
這些結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是世界上首屈一指的太空科學(xué)天文臺(tái) 。韋伯正在解開(kāi)我們太陽(yáng)系的謎團(tuán)，觀察其他恒星周圍的遙遠(yuǎn)世界，探索我們宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源以及我們?cè)谄渲械奈恢?。Webb是由美國(guó)國(guó)家航空航天局及其合作伙伴ESA(歐洲航天局)和加拿大航天局領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際項(xiàng)目。