科學家通過韋伯望遠鏡發現行星形成過程

【2023年11月21日訊】(記者林達編譯報導)美國宇航局(NASA)的科學家可能剛剛通過詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)發現了行星是如何形成的。

這一發現於11月8日發表在《天體物理學雜誌快報》(Astrophysical Journal Letters)上。研究通過觀察「原行星盤」(protoplanetary disk)中的水蒸氣得出的,而原行星盤是新恆星形成後氣體和塵埃的一個旋轉模式。

NASA於11月8日發布的一份新聞稿詳細介紹了這一發現,韋伯望遠鏡的觀察顯示,圓盤外部區域的低溫卵石(pebble)在摩擦和氣體的作用下,朝向內部新形成的恆星漂移。當這些冰冷的鵝卵石漂向溫暖的地區(被稱為「雪線」,snowline)時,水蒸氣就會釋放出來。這個物理過程逐漸將水和固體輸送到周圍的行星。

之前已有關於這一過程的理論,但現在韋伯望遠鏡首次在此過程發生時將其記錄在案。

研究項目團隊成員、紐約州波基普西的瓦薩學院(Vassar College in Poughkeepsie)的科萊特·薩利克(Colette Salyk)在媒體上表示:「過去,我們認為行星形成於一個孤立的區域,呈靜態狀。現在的證據表明這些區域可以相互作用。在太陽系中也是如此。」

德州州立大學聖馬科斯分校首席研究員安德里亞·班扎蒂(Andrea Banzatti)補充道:「韋伯最終揭示了內盤中的水蒸氣與外盤中冰凍卵石漂移之間的聯繫。這一發現為研究岩石行星的形成開闢了令人振奮的前景!」

為了得出這些發現,天文學家使用韋伯望遠鏡中的中紅外儀器觀察了圍繞兩顆恆星的四個圓盤,包括「兩個緊湊的和兩個分散的」。這些恆星的年齡在200萬~300萬年之間——和宇宙的年齡相比,它們實在是很年輕。

研究發現,緊湊的原行星盤比分散的盤釋放的水份更多,因其有更有效的卵石漂移。NASA稱,這些冰冷的卵石被帶到了相當於海王星軌道的距離。簡而言之,緊湊的原行星盤在分配行星形成所需元素方面比分散的原行星盤更有效。

當這些發現剛剛被記錄下來時,天文學家感到困惑。

班扎蒂說:「兩個月來,我們一直困阻在這些初步結果上,因它告訴我們,緊湊原行星盤上的水總體上較冷,而分散原行星盤上的水總體較熱,而這沒有意義,因為我們用的是溫度非常相似的恆星樣本。」

仔細觀察數據就可以發現其中的原因。緊湊原行星盤在雪線內有額外的冷水。

班扎蒂說:「現在我們終於清楚地看到,冷水中有多餘的水。這是前所未有的,完全歸功於韋伯望遠鏡更高的解析能力!」基本上,冷水對岩石行星的形成更有效。◇#

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