NASA韦伯望远镜发现破纪录的微型褐矮星 质量仅为木星的三到四倍

NASA韦伯望远镜发现破纪录的微型褐矮星质量仅为木星的三到四倍这张图片来自美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜上的NIRCam（近红外相机）仪器，显示的是星团IC348的中心部分。图像中飘忽不定的帘幕是反射星团恒星光线的星际物质--这就是所谓的反射星云。这些物质还包括被称为多环芳烃（PAHs）的含碳分子。来自星团中质量最大恒星的风可能有助于形成视野右侧看到的大环圈。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、KevinLuhman（PSU）、CatarinaAlvesdeOliveira（ESA）褐矮星是介于恒星和行星之间的天体。它们像恒星一样形成，密度越来越大，足以在自身引力的作用下坍缩，但它们的密度和温度却从未高到足以开始融合氢气并变成恒星。在低级别的褐矮星中，有些可以与巨行星相媲美，其质量仅为木星的数倍。天文学家正试图确定能够以类似恒星的方式形成的最小天体。一个使用美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的研究小组已经确定了新的记录保持者：一颗自由漂浮的微小褐矮星，其质量仅为木星的三到四倍。这张图片来自美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜上的近红外相机（NIRCam）仪器，显示了星团IC348的中心部分。天文学家在这个星团中寻找自由漂浮的微小褐矮星：这些天体小得不像恒星，但比大多数行星都要大。他们发现了三颗质量小于木星八倍的褐矮星，它们被圈在主图中，并显示在右侧的详细图中。最小的一颗质量仅为木星的三到四倍，这对恒星形成的理论提出了挑战。图像中飘忽不定的帘幕是星际物质，它们反射着星团恒星发出的光--这就是所谓的反射星云。这些物质还包括被称为多环芳烃（PAHs）的含碳分子。最靠近画面中心的明亮恒星实际上是一对双星系统中的B型恒星，它们是星团中质量最大的恒星。这些恒星产生的风可能有助于形成视野右侧的大环圈。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、KevinLuhman（PSU）、CatarinaAlvesdeOliveira（ESA）为了找到这颗新发现的褐矮星，Luhman和他的同事CatarinaAlvesdeOliveira选择研究位于英仙座恒星形成区约1000光年外的IC348星团。这个星团很年轻，只有大约500万年的历史。因此，任何褐矮星在红外光下都会相对明亮，因为它们在形成过程中散发出热量。研究小组首先利用韦伯望远镜的近红外相机（NIRCam）对星团中心进行了成像，从亮度和颜色上识别出褐矮星候选者。他们利用韦伯的NIRSpec（近红外摄谱仪）微快门阵列对最有希望的目标进行了跟踪。韦伯望远镜的红外灵敏度至关重要，它使研究小组能够探测到比地面望远镜更暗的天体。此外，韦伯望远镜敏锐的视力使他们能够确定哪些红色天体是精确的褐矮星，哪些是球状的背景星系。经过筛选，他们发现了三个引人入胜的目标，它们的重量在3到8个木星质量之间，表面温度在1500到2800华氏度（830到1500摄氏度）之间。根据计算机模型，其中最小的一个重量仅为木星的三到四倍。这张星团IC348的图像由韦伯近红外相机（NIRCam）拍摄，显示了罗盘箭头、比例尺和供参考的色键。北面和东面的罗盘箭头显示了图像在天空中的方位。请注意，相对于地面地图上的方向箭头（从上往下看），天空中的北方和东方之间的关系（从下往上看）是颠倒的。刻度条标注的单位是光年，即光在一个地球年中传播的距离。(光传播的距离等于刻度条的长度，需要0.1年）。一光年约等于5.88万亿英里或9.46万亿公里。本图中显示的视场宽约0.5光年，高约0.8光年。这幅图像显示的是不可见的近红外光波长，这些波长已被转换成可见光颜色。色键显示了采集这些光线时使用了哪些NIRCam滤光片。每个滤光片名称的颜色就是用来表示通过该滤光片的红外光的可见光颜色。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、KevinLuhman（PSU）、CatarinaAlvesdeOliveira（ESA）要解释这么小的褐矮星是如何形成的，在理论上具有挑战性。重而密集的气体云有足够的引力塌缩形成恒星。然而，由于褐矮星的引力较弱，小型气体云应该更难塌缩形成褐矮星，对于质量相当于巨行星的褐矮星来说尤其如此。欧洲航天局（ESA）的卡塔琳娜-阿尔维斯-德奥利维拉（CatarinaAlvesdeOliveira）是此次观测项目的首席研究员。他介绍说：在这个星团中，这个天体不太可能形成一个圆盘，而是像恒星一样形成，而三个木星的质量是太阳的300倍。所以我们要问，在质量如此之小的情况下，恒星的形成过程是如何运行的？"除了提供恒星形成过程的线索，微小的褐矮星还能帮助天文学家更好地了解系外行星。质量最小的褐矮星与质量最大的系外行星重叠，因此，它们应该具有一些类似的特性。不过，自由漂浮的褐矮星比巨大的系外行星更容易研究，因为后者隐藏在其主恒星的强光之中。在这次巡天中发现的褐矮星中，有两颗显示出一种不明碳氢化合物的光谱特征，即含有氢原子和碳原子的分子。美国国家航空航天局的卡西尼号任务在土星及其卫星土卫六的大气层中探测到了相同的红外特征。在星际介质或恒星之间的气体中也看到过这种红外特征。"这是我们第一次在太阳系外天体的大气中探测到这种分子，"阿尔维斯-德奥利维拉解释说。"褐矮星大气模型并不能预测它的存在。我们观察的天体年龄比以前更小、质量比以前更低，我们看到了一些意想不到的新东西。"由于这些天体的质量远在巨行星的质量范围之内，这就提出了一个问题：它们究竟是褐矮星，还是从行星系统中喷射出来的流浪行星？虽然研究小组不能排除后者的可能性，但他们认为它们是褐矮星的可能性要远远大于被抛射出来的行星。弹射出的巨行星不太可能，原因有二。首先，与质量较小的行星相比，这种行星一般并不常见。其次，大多数恒星都是低质量恒星，而巨行星在这些恒星中尤其罕见。因此，IC348中的大多数恒星（都是低质量恒星）都不太可能产生如此大质量的行星。此外，由于这个星团只有500万年的历史，可能还没有足够的时间让巨行星形成，然后被抛出它们的系统。发现更多这样的天体将有助于澄清它们的状态。理论认为，流浪行星更有可能在星团的外围被发现，因此如果IC348内存在这种行星，扩大搜索范围可能会发现它们。未来的工作可能还包括进行更长时间的巡天，以探测更暗、更小的天体。研究小组进行的短期巡天有望探测到小到木星质量两倍的天体。更长时间的巡天可以轻松达到一个木星质量。这些观测是第1229号保证时间观测计划的一部分。观测结果发表在《天文杂志》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1404773.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1404773.htm

韦伯望远镜在周边的行星系统中发现了水

韦伯望远镜在周边的行星系统中发现了水天文学家检测到附近一颗恒星附近有水蒸气旋转，这表明围绕它形成的行星有一天可能能够支持生命。这个年轻的行星系统被称为PDS70，距离我们370光年。其中心的恒星大约有540万年的历史，温度比我们的太阳还要低。围绕它旋转的是两颗已知的气态巨行星，研究人员最近确定其中一颗PDS70b可能与正在形成的第三颗“兄弟”行星共享其轨道。两种不同的气体和尘埃盘（形成恒星和行星所需的成分）围绕着恒星。内盘和外盘之间的间隙长达50亿英里（80亿公里）。气态巨行星位于间隙中，它们围绕恒星运行。韦伯望远镜的中红外仪器检测到距离恒星不到1亿英里（1.6亿公里）的内盘中水蒸气的特征。天文学家认为，如果PDS70与我们的太阳系类似，那么内盘可能会形成与太阳系类似的小型岩石行星。在我们的系统中，地球的轨道距太阳9300万英里（1.5亿公里）。上周在《自然》杂志上发表了一项。——

韦伯望远镜揭示冷褐矮星上奇特的甲烷活动

韦伯望远镜揭示冷褐矮星上奇特的甲烷活动这幅艺术家的概念图描绘了距离地球47光年的褐矮星W1935。天文学家利用美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜发现了来自W1935的甲烷红外辐射。这是一个意想不到的发现，因为这颗褐矮星非常寒冷，而且缺少一颗主恒星；因此，没有明显的能量来源来加热它的上层大气，使甲烷发光。研究小组推测，甲烷的发射可能是由于产生极光的过程造成的，这里的极光显示为红色。资料来源：NASA、ESA、CSA、LeahHustak（STScI）褐矮星的质量比行星大，但比恒星轻，在我们的太阳系附近无处不在，已发现的褐矮星有数千颗。去年，美国自然历史博物馆的高级研究科学家兼高级教育经理杰基-法赫蒂（JackieFaherty）带领一个研究小组，获得了在JWST上研究12颗褐矮星的时间。其中包括CWISEPJ193518.59-154620.3（简称W1935）-47光年外的一颗冷褐矮星，它是由《后院世界：行星9号》公民科学志愿者丹-卡塞尔登（DanCaselden）和美国宇航局CatWISE团队共同发现的。W1935是一颗寒冷的褐矮星，表面温度约为华氏400度，也就是烘烤巧克力饼干的温度。W1935的质量还不是很清楚，但很可能是木星质量的6-35倍。在观察了用JWST观测到的一些褐矮星后，Faherty的研究小组注意到W1935看起来很相似，但有一个惊人的例外：它正在释放甲烷，这是以前从未在褐矮星上看到过的。这项研究的第一作者法赫蒂说："巨行星和褐矮星中会有甲烷气体，但我们通常看到的是甲烷气体吸收光线，而不是发光。我们一开始对自己看到的东西感到困惑，但最终这种困惑转化成了对这一发现的兴奋。"计算机建模还发现了另一个惊喜：这颗褐矮星很可能存在温度倒置现象。绕恒星运行的行星很容易出现温度倒置现象，但W1935是孤立的，没有明显的外部热源。赫特福德大学的合著者本-伯宁厄姆（BenBurningham）说："当模型明确预测出温度反转时，我们感到非常惊喜。但我们还必须搞清楚，大气上层额外的热量来自哪里。"为了进行研究，研究人员将目光转向了太阳系。特别是，他们研究了木星和土星，这两颗行星都有甲烷排放和温度倒置现象。太阳系巨行星上出现这种特征的可能原因是极光，因此，研究小组推测他们在W1935上也发现了同样的现象。行星科学家知道，木星和土星极光的主要驱动力之一是来自太阳的高能粒子，它们与行星的磁场和大气相互作用，加热了上层。这也是我们在地球上看到极光的原因，通常被称为北极光或南极光，因为它们在两极附近最为特别。但是，由于W1935没有主星，太阳风无法解释其原因。太阳系中的极光还有一个原因。木星和土星都有活跃的卫星，它们偶尔会向太空喷射物质，与行星相互作用，并增强这些世界的极光足迹。木星的卫星木卫一是太阳系中火山最活跃的世界，它喷出的熔岩喷泉高达几十英里，土星的卫星土卫二从喷泉中喷出的水蒸气在进入太空时同时冻结和沸腾。虽然还需要更多的观测，但研究人员推测，W1935上极光的一种解释可能是一颗活跃的、尚未被发现的卫星。"每当天文学家将JWST对准一个天体时，就有可能有令人震撼的新发现，"法赫蒂说。"在我们开始这个项目时，甲烷发射并不在我的关注范围内，但现在我们知道它可能存在，而且对它的解释如此诱人，我就一直在寻找它。这就是科学向前发展的一部分。"编译自/scitechdaily....PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427685.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427685.htm

天文学家揭示宇宙“犯罪故事”：“这是一起行星抢劫案”

天文学家揭示宇宙“犯罪故事”：“这是一起行星抢劫案”天文学中有这样一条经验法则，即如果一颗恒星的质量是我们太阳的三倍以上，那么它就不可能有像木星那样大的行星。这个推理感觉很直观。巨大的恒星会释放出大量的辐射，因此创造出的环境对于萌芽中的世界来说毒性太大，无法达到我们太阳系气体巨行星的大小--一个巨大的球体，里面可以容纳大约1300个地球。谢菲尔德大学的天体物理学家RichardParker在一份声明中说：“虽然行星可以在大质量恒星周围形成，但很难设想像木星和土星这样的气态巨行星能够在如此恶劣的环境中形成，在那里来自恒星的辐射可以在行星完全形成之前将其蒸发。”然而（像往常一样）一些宇宙领域似乎违背了我们所知道的科学。近年来，科学家们至少发现了两个奇怪的行星系统，其中既有一颗木星大小的行星，也有一颗非常非常大的恒星。这是巧合？异常现象？还是错误的发现？也许不是。周三，Parker和来自英国谢菲尔德大学的研究人员提出了他们的工作理论，以解开这个谜团。他们建议，也许一些大质量的恒星是“小偷”。也许有些从较小的恒星那里“偷来了”木星大小的世界，把它当作自己的世界来携带。谢菲尔德大学的天文学家EmmaDaffern-Powell说：“从本质上讲，这是一次‘行星抢劫’，”她是这项理论研究的共同作者，该研究周三发表在《皇家天文学会月刊》上。尽管我们的宇宙是一个恒星“大熔炉”，但即使是最矛盾的恒星体也可能是从同样的气体和尘埃的余烬中诞生的。恒星共享“恒星托儿所”。根据该团队的新研究，这就是眼前这个“抢劫”的根源。因为行星也倾向于在这些“恒星托儿所”中出现，要么就在它们相应的主星旁边，要么就在外层空间自由漂浮，它们可能会被邻近的恒星“偷走”。特别是如果那颗恒星比真正的母星强很多的话。Daffern-Powell说：“我们知道，大质量的恒星在这些‘托儿所’中比类似太阳的恒星有更大的影响力，而且我们发现这些大质量的恒星可以捕获或‘偷窃’行星--我们称之为‘BEASTies’。”Parker说：“BEAST行星是无数系外行星系统的新成员，这些行星系统显示出令人难以置信的多样性，从与我们的太阳系非常不同的类日星周围的行星系统，到围绕进化或死亡恒星的行星。”简而言之，研究小组通过使用计算机模拟得出这一结论，表明聪明的BEASTies很可能被捕获或直接‘被绑架’，平均来说，在一个恒星形成区演化的头一千万年中，就有一次。Parker表示：“我们的结果进一步证实了这样一个观点：在更遥远的轨道上的行星--从地球到太阳的距离的100倍以上--可能没有围绕它们的母星运行。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1313753.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1313753.htm

欧空局Ariel航天任务通过审查 有望揭开遥远世界的神秘面纱

欧空局Ariel航天任务通过审查有望揭开遥远世界的神秘面纱欧空局探索遥远系外行星化学构成的新任务"阿丽埃尔"号（Ariel）已成功完成初步设计审查（PDR），为2029年的发射铺平了道路。有效载荷将包括一台望远镜、红外光谱仪和制导模块，旨在研究约1000颗系外行星的大气和化学环境。资料来源：欧空局Ariel（大气遥感红外系外行星大调查）是欧空局观测遥远系外行星化学构成的下一代任务，在成功完成有效载荷初步设计审查（PDR）后，该任务迈过了一个重要的里程碑。有效载荷初步设计审查的顺利完成标志着Ariel号向前迈出了关键的一步，表明该任务的有效载荷设计符合所有必要的技术和科学规格，并且没有发现任何阻碍预计于2029年发射的因素。Ariel有效载荷将由一个集成套件组成，包括望远镜、Ariel红外光谱仪（AIRS）和精细制导系统（FGS）模块。此外，它还包括必要的辅助硬件和服务。Ariel联合体有效载荷团队为欧空局专家小组准备了179份技术文件并回答了364个问题，专家小组对有效载荷设计的可行性、性能和稳健性进行了评估。审查对拟议有效载荷的各个方面进行了仔细检查，以确保所设计的系统符合任务的技术、科学和操作要求。由于取得了这一重大成就，飞行任务现在可以进入有效载荷CDR（关键设计评审）阶段，并开始制造其首个原型模型。这幅艺术家的概念图展示了欧洲航天局的ARIEL航天器在前往拉格朗日点2（L2）--一个重力稳定、以太阳为中心的轨道的途中，在那里它将受到太阳的遮挡，并能清晰地看到天空。美国宇航局的JPL将负责管理这次任务的CASE仪器。图片来源：ESA/STFCRALSpace/UCL/Europlanet-ScienceOffice欧空局Ariel项目科学家特雷莎-卢夫廷格（TheresaLueftinger）说："这确实是任务迈出的一大步，我们对结果非常满意。欧空局团队、阿丽尔财团有效载荷团队和空中客车公司为这一重要里程碑的成功付出了大量的工作和努力，合作非常顺利。所有的要素都已经整合在一起并进行了评估，我们现在知道这项任务是可行的，我们可以完成这项科学任务。"Ariel将观测大约1000颗系外行星，从岩质行星到气态巨行星不等。这项任务将研究这些系外行星的性质，包括单个行星和群体，并监测其宿主恒星的活动。Ariel号将利用各种技术探测行星大气中众所周知的成分，如水蒸气、二氧化碳和甲烷。它还将探测奇异的金属化合物，以解读遥远恒星系统的整体化学环境。Ariel将研究几颗行星上的云层，并监测其大气层在日和季节时间尺度上的变化。Ariel对这些不同世界的观测将有助于我们了解行星和大气形成的早期阶段及其随时间的演变。这些观测将有助于我们了解自己的太阳系，并为未来寻找宇宙中其他地方的生命和与地球类似的行星奠定基础。关于Ariel号2018年3月，Ariel被欧空局的"宇宙愿景2015-25"计划选为第四个中型（"M级"）任务。该计划于2020年11月获得通过，目前正在开发之中。Ariel任务由欧空局和Ariel任务联盟合作完成。该联盟由来自16个欧洲国家的50多个机构组成，将提供任务的有效载荷模块，包括反射望远镜和相关科学仪器。同时，空中客车公司将领导欧洲工业联合体建造卫星，并为欧空局和Ariel飞行任务联合体开发有效载荷模块提供专业知识和支持。美国国家航空航天局和其他航天机构也将为有效载荷做出贡献。欧空局将提供服务模块、航天器飞行模型的集成和测试，并负责发射和运行。发射后的运行将由欧空局和联合会共同负责。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1376483.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1376483.htm

天文学家发现不应存在的怪异"禁忌"行星 挑战气态巨行星形成理论

天文学家发现不应存在的怪异"禁忌"行星挑战气态巨行星形成理论M型矮星比我们的太阳更小、更冷，是我们银河系中最常见的恒星。由于它们的体积小，这些恒星的温度往往只有太阳的一半，而且颜色更红。它们的亮度很低，但寿命却极长。尽管红矮星比其他更大质量的恒星承载更多的行星，但它们的形成历史使它们不太可能成为承载气态巨行星的候选者。图为艺术家对围绕一颗名为TOI-5205的小红矮星运行的大型气体巨行星的构想。到目前为止，在像TOI-5205这样的低质量M型矮星周围的行星系统中还没有发现气态巨行星。图片由凯瑟琳-凯恩提供，卡内基科学研究所提供。这颗新发现的行星TOI5205b首先被美国宇航局的凌日系外行星探测卫星（TESS）确定为一个潜在的候选行星。Kanodia的团队，包括卡内基的AnjaliPiette、AlanBoss、JohannaTeske和JohnChambers确认了它的行星性质，并使用各种地面仪器和设施对其进行了定性。"主星TOI-5205的大小只是木星的四倍左右，但它却以某种方式成功地形成了一颗木星大小的行星，这相当令人惊讶！"Kanodia感叹道，他专门研究这些恒星，这些恒星占我们银河系的近四分之三，但用肉眼却无法看到，他还就这一发现写了一篇博文。虽然已经发现有少量的气态巨行星围绕着较老的M型矮星运行。但是到目前为止还没有在像TOI-5205这样的低质量M型矮星周围的行星系统中发现气态巨行星。为了方便说明比例，可以把围绕类似太阳的恒星运行的类似木星的行星比作一颗围绕柚子的豌豆；对于TOI-5205b来说，由于主星小得多，它更像是一颗围绕柠檬的豌豆。事实上，当木星质量的TOI-5205b在其宿主面前穿过时，它阻挡了大约7%的光线--这是已知的最大的系外行星过境。行星诞生于围绕年轻恒星的气体和尘埃的旋转盘中，最常用的气体行星形成理论是需要大约10个地球质量的这种岩石材料积累起来，形成一个巨大的岩石核心，之后它迅速从盘的邻近区域扫除大量气体，形成我们今天看到的巨大行星。发生这种情况的时间框架是至关重要的。卡诺迪亚解释说："TOI-5205b的存在扩展了我们对这些行星诞生的星盘的了解。在开始时，如果盘中没有足够的岩石物质来形成最初的核心，那么就不能形成一个气态巨行星。而在最后，如果圆盘在巨大的核心形成之前就蒸发掉了，那么我们就不能形成一个气态巨行星。然而TOI-5205b的形成却完全没有遵循这些，因此根据我们目前对行星形成的名义理解，TOI-5205b不应该存在；它是一颗'禁忌'行星。"研究小组表明，这颗行星非常大的过境深度使得它非常有利于未来用最近发射的JWST进行观测，这可能会对它的大气层有一些了解，并对它的形成之谜提供一些额外的线索。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346377.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346377.htm