韦伯望远镜在绘架座β星周盘上的新发现

　　美国宇航局NASA戈达德太空飞行中心的克里斯托弗·斯塔克博士（Dr. Christopher Stark）和他的团队报道了詹姆斯·韦伯太空望远镜上的近红外相机 （NIRCam）和 中红外仪器（MIRI）拍摄的新日冕图像，揭示了年轻恒星绘架座β周围岩屑盘中的结构，这是一项新的发现。

　　绘架座β（又译老人增四）是一个年轻的行星系统，距离地球约 63 光年。据估计，它只有 2000 万年的历史，并且已知拥有一颗气体巨行星，绘架座β-b。 在一项新的研究中，斯塔克博士和合著者使用韦伯的近红外相机和中红外仪器来研究绘架座β的主要和次要岩屑盘的成分。

　　图注：绘架座β与它的气体巨行星绘架座β-b

　　图源：https://en.wikipedia.org/wiki/Beta_Pictoris#/media/File:Beta_Pictoris_b.jpg

　　天体生物学中心的天文学家伊莎贝尔·雷博利多（ Isabel Rebollido）表示：“绘架座β的星周岩屑盘十分丰富：它有一颗非常明亮、距离很近的恒星，很方便研究，还有一个复杂的星周环境，包括多成分的星周盘、系外彗星和两颗已有成像的系外行星。”

　　虽然以前在这个波长范围内进行过地面观测，但他们没有我们现在韦伯的灵敏度和空间分辨率，所以他们没有检测到这个特征。”

　　有了韦伯，在正确的波长范围内观察绘架座β甚至可以探测到所未见的、类似猫尾巴的尘埃痕迹，因为它只会出现在韦伯的中红外仪器 （MIRI） 数据中。

　　同时，这些数据还揭示了绘架座β的两个星周盘之间的温度差异，这可能是由于成分差异造成的。

　　“我们没想到韦伯会发现绘架座β周围有两种不同类型的物质，但 MIRI 清楚地向我们展示了次星周盘和猫尾样尘埃痕迹中的物质比主盘更热，”斯塔克博士说。

　　“形成岩屑盘和猫尾的尘埃必定非常暗，所以我们难以在可见波长下看到它——但在中红外波段，它会发光。”

　　为了解释它们温度更高的原因，天文学家推断这些尘埃可能是高度多孔的“有机耐火材料”，类似于太阳系彗星和小行星表面发现的物质。

　　例如，在 NASA 的 OSIRIS-REx 任务中，对小行星 Bennu上采集的物质进行了初步分析，发现它非常暗且富含碳，这与 MIRI 在绘架座β中检测到的物质非常相似。

　　然而，一个重要且悬而未决的问题仍然存在：如何解释尘埃痕迹的猫尾形状，它有独特的弯曲曲度，与其他恒星周围的岩屑盘尘埃与众不同？研究人员通过数值模拟，试图重现猫尾尘埃的诞生并揭开其起源。

　　尽管还需要进一步的研究和检验，但研究小组提出了一个强有力的假设，即猫尾是发生在一百年前某个产生大量尘埃的事件中。

　　太空望远镜科学研究所的天文学家马歇尔·佩林博士（Dr. Marshall Perrin）说：“发生了某个事件——比如碰撞——大量的尘埃产生。”

　　“起初，尘埃的轨道方向与其来源相同，但随后它也开始扩散。来自恒星的光将最小、最蓬松的尘埃颗粒更快地推离恒星，而较大的颗粒则不会移动太多，从而形成长长的尘埃卷须。猫的尾巴特征极不寻常，用动态模型再现曲率很困难，”斯塔克博士说。

　　“我们的模型成立建立在灰尘能以极快地速度从恒星-行星系统中排出的条件下，这再次验证它们是有机耐火材料。”

　　“我们首选的模型将猫尾远离星周盘的锐角解释为一种简单的视觉错觉。”

　　“我们的视角与猫尾的弯曲形状相结合，形成了观察到的其弯曲角度，而事实上这条尘埃痕迹的弧线仅以五度的倾斜度偏离星周盘。”

　　“考虑到它的亮度，我们估计猫尾内的尘埃量相当于一颗分布在 100 亿英里范围内的大型主带小行星。”

　　那场在绘架座β星周盘内产生的尘埃事件也可以解释新发现的偏斜内盘的不对称延伸，如 MIRI 数据所示，只能在猫尾的对侧看到。

　　图源：https://www.youtube.com/watch?v=6l8QXrqBZM8

　　“我们的研究表明，绘架座β可能比我们之前想象的更加活跃和混乱，”斯塔克博士说。

　　“即使在观察已经充分研究的天体时，韦伯仍然给我们带来惊喜。 我们有一个了解这些行星系的全新窗口。”

　　研究结果于本周在美国新奥尔良举行的美国天文学会第 243 届 AAS243 会议上公布。

　　图注：这张是美国宇航局哈勃太空望远镜拍摄的小星系UGC 5189A的照片，它位于大约1.5亿光年远的狮子座。

　　图源：ESA/Hubble & NASA, A. Filippenko