韦伯研究揭示岩石行星可以在极端环境中形成

虾仔123

（）据美国宇航局：一个国际天文学家小组使用美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜首次在我们银河系最极端的环境之一的一个圆盘的高度辐照的内部岩石行星形成区域观察到了水和其他分子。这些结果表明，类地行星形成的条件可能出现在比以前认为的更广泛的环境中。



这是一个艺术家的印象，一颗年轻的恒星被一个原行星盘包围，行星正在其中形成。图片：ESO/l . calada

这些是来自极紫外环境(XUE)詹姆斯·韦伯太空望远镜计划的第一批结果，该计划侧重于描述大规模恒星形成区域中的行星形成盘(巨大、旋转的气体云、尘埃和行星形成和演化的岩石块)的特征。这些区域可能代表了大多数行星系统形成的环境。了解环境对行星形成的影响对于科学家深入了解不同类型系外行星的多样性非常重要。

薛计划的目标是龙虾星云(也被称为NGC 6357)三个区域的总共15个圆盘，龙虾星云是一个大型发射星云，距离地球大约5500光年，位于天蝎座。龙虾星云是最年轻和最接近的大质量恒星形成复合体之一，是我们银河系中一些最大质量恒星的宿主。大质量恒星温度更高，因此释放出更多的紫外线辐射。这可以分散气体，使预期的磁盘寿命短至100万年。多亏了韦伯，天文学家现在可以研究紫外线辐射对像我们太阳这样的恒星周围的原行星盘中内部岩石行星形成区域的影响。

“韦伯是唯一一台具有空间分辨率和灵敏度的望远镜，可以在大规模恒星形成区域研究行星形成的圆盘，”德国马普天文研究所的团队负责人玛丽亚·克劳迪亚·拉米雷斯-坦努斯说。

天文学家的目标是使用韦伯中红外仪器(MIRI)上的中分辨率光谱仪来描述龙虾星云中岩石行星形成区域的物理特性和化学成分。这第一个结果集中在称为XUE 1的原行星盘上，它位于星团Pismis 24中。

“只有MIRI波长范围和光谱分辨率允许我们探索岩石行星形成的温暖气体和尘埃的分子库存和物理条件，”瑞典斯德哥尔摩大学的团队成员Arjan Bik补充道。



这张光谱显示了来自被称为XUE 1的原行星盘的数据，它位于星团Pismis 24中。薛1周围的内盘揭示了水(这里用蓝色突出显示)以及乙炔(C2H2，绿色)、氰化氢(，棕色)和二氧化碳(CO2，红色)的特征。正如所指出的，一些检测到的辐射比一些预测的模型要弱，这可能意味着一个小的外圆盘半径。图片：美国国家航空航天局、欧空局、加空局、M. Ramírez-Tannus(马克斯·普朗克天文学研究所)、J. Olmsted (STScI)

由于它的位置靠近NGC 6357中的几颗大质量恒星，科学家们预计薛1在其一生中一直暴露在大量的紫外线辐射下。然而，在这种极端环境下，研究小组仍然检测到了一系列构成岩石行星的分子。

“我们发现薛1周围的内盘与附近恒星形成区域的内盘非常相似，”荷兰拉德博德大学的研究小组成员伦斯·沃特斯说。“我们已经检测到水和其他分子，如一氧化碳、二氧化碳、氰化氢和乙炔。然而，发现的排放比一些模型预测的要弱。这可能意味着一个小的外部磁盘半径。”

“我们感到惊讶和兴奋，因为这是第一次在这些极端条件下检测到这些分子，”拉德布大学的Lars Cuijpers补充说。研究小组还在圆盘表面发现了小的、部分结晶的硅酸盐尘埃。这被认为是岩石行星的基石。

这些结果对于岩石行星的形成来说是个好消息，因为科学小组发现，内盘的条件类似于位于附近恒星形成区域的经过充分研究的盘中发现的条件，在那里只有低质量恒星形成。这表明岩石行星可以在比以前认为的更广泛的环境中形成。



这张光谱显示了来自被称为XUE 1的原行星盘的数据，它位于星团Pismis 24中。它的特点是观察到的一氧化碳信号跨越4.95至5.15微米。图片：美国国家航空航天局、欧空局、加空局、M. Ramírez-Tannus(马克斯·普朗克天文学研究所)、J. Olmsted (STScI)

该小组指出，薛项目的其余观察结果对于建立这些条件的共性至关重要。

Ramírez-Tannus说:“XUE 1向我们展示了形成岩石行星的条件，所以下一步是检查这种情况有多普遍。”“我们将观察同一区域的其他圆盘，以确定观察到这些情况的频率。”

这些结果已经发表在《天体物理学杂志》上。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯正在解开我们太阳系的谜团，观察其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。Webb是由美国国家航空航天局及其合作伙伴ESA(欧洲航天局)和加拿大航天局领导的一个国际项目。