韦伯太空望远镜首次拍摄到了一个古老行星形成盘产生的风

詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）正在帮助科学家们揭示行星是如何形成的，加深了他们对行星诞生地和围绕年轻恒星的周星盘的了解。由亚利桑那大学的纳曼-巴加（Naman Bajaj）和SETI研究所的乌玛-戈尔蒂（Uma Gorti）博士领导的科学家团队在《天文学杂志》上发表的一篇论文中，首次拍摄到了一个古老的行星形成盘（相对于太阳来说仍然非常年轻）的风，该盘正在积极地分散其气体成分。

詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）的突破性观测揭示了行星形成盘中的气体风散布情况，加深了我们对行星形成动力学和盘演化的理解。(图片来源：ESO/M.Kornmesser

以前曾拍摄过该星盘的图像，但还没有拍摄过来自旧星盘的风。了解气体的散逸时间非常重要，因为它可以限制新生行星消耗周围气体的时间。

从侵蚀的 TCha 盘中获得的启示

这一发现的核心是对TCha的观测，TCha是一颗年轻的恒星（相对于太阳而言），它被一个侵蚀性的圆盘包裹着，圆盘上有巨大的尘埃间隙，半径约为30个天文单位。天文学家首次利用惰性气体氖（Ne）和氩（Ar）的四条线对分散的气体（又称风）进行了成像，其中一条线是首次在行星形成盘中探测到的。Ne II]的图像显示，风来自星盘的一个扩展区域。该研究小组都是由 Ilaria Pascucci（亚利桑那大学）领导的 JWST 计划的成员，他们也有兴趣了解这一过程是如何发生的，以便更好地了解太阳系的历史和对太阳系的影响。

纳曼说："这些风可能是由高能恒星光子（恒星的光）驱动的，也可能是由编织行星形成盘的磁场驱动的。"

来自SETI研究所的乌玛-戈尔蒂（Uma Gorti）数十年来一直在进行有关星盘散布的研究，并与她的同事一起预测了JWST现在探测到的强氩发射。她说："很高兴终于能够解开风中的物理条件，了解它们是如何发射的。

詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）是一个尖端的天文观测站，旨在揭开宇宙的奥秘，从星系、恒星和行星的形成到系外行星潜在生命迹象的探测。它将于 2021 年 12 月发射升空，是未来十年中最重要的空间科学观测站，在哈勃太空望远镜的基础上拥有更强大的仪器和更广泛的观测能力。资料来源：美国国家航空航天局

行星系统的演变

像太阳系这样的行星系统中，岩石天体似乎比富含气体的天体要多。在太阳周围，这些天体包括内行星、小行星带和柯伊伯带。但科学家们早就知道，行星形成盘一开始的气体质量是固体质量的 100 倍，这就引出了一个急切需要解答的问题：大部分气体是何时以及如何离开行星盘/行星系统的？

在行星系统形成的早期阶段，行星在年轻恒星周围的气体和微尘旋转盘中凝聚。这些微粒聚集在一起，形成越来越大的块状物，称为行星体。随着时间的推移，这些行星体碰撞并粘连在一起，最终形成行星。行星形成的类型、大小和位置取决于可用物质的数量以及在星盘中停留的时间。因此，行星形成的结果取决于星盘的演化和散布。

同一小组在莱顿天文台的安德鲁-塞勒克博士领导的另一篇论文中，对恒星光子驱动的散布进行了模拟，以区分这两种散布。他们将这些模拟与实际观测结果进行了比较，发现高能恒星光子的散布可以解释观测结果，因此不能排除这种可能性。安德鲁介绍说："事实证明，JWST 对所有四条线的同时测量对于确定风的特性至关重要，并帮助我们证明了大量气体正在被分散。根据研究人员的计算，每年扩散的气体相当于月球的质量。《天文》杂志目前正在审查一篇配套论文，该论文将详细介绍这些结果。

变革性发现与未来展望

2007 年，利用斯皮策太空望远镜首次在几个行星形成盘中发现了[Ne II]线，亚利桑那大学的项目负责人 Pascucci 教授很快将其确定为一种风的示踪剂；这改变了以了解盘气体扩散为重点的研究工作。利用 JWST 发现空间分辨[Ne II]和首次探测到[Ar III]可能会成为改变我们对这一过程的理解的下一步。

此外，该研究小组还发现，T Cha 的内盘正在以几十年的极短时间尺度演化；他们发现 T Cha 的 JWST 光谱与早期的 Spitzer 光谱不同。这项正在进行的研究的第一作者、亚利桑那大学的谢承彦（Chengyan Xie）认为，这种不匹配可以用一个小的、不对称的内盘来解释，这个内盘在短短约17年的时间里就失去了部分质量。与其他研究一起，这也暗示着 T Cha 星的圆盘正处于演化的末期。我们也许能在有生之年目睹T Cha内盘所有尘埃质量的消散。

这些发现的影响使人们对导致行星形成所必需的气体和尘埃分散的复杂相互作用有了新的认识。通过了解星盘散布背后的机制，科学家们可以更好地预测有利于行星诞生的时间和环境。研究小组的工作展示了 JWST 的强大功能，为探索行星形成动力学和周星盘的演化开辟了一条新的道路。

编译自:ScitechDaily