韦伯太空望远镜参与研究了猎户座星云中的一个原行星盘

韦伯太空望远镜参与研究了猎户座星云中的一个原行星盘太阳系等行星系统是如何形成的？为了弄清这个问题，法国国家科学研究中心（CNRS）的科学家们参加了一个国际研究小组[1]，利用詹姆斯-韦伯太空望远镜[2]研究了一个恒星育儿室--猎户座星云，通过观测一个名为d203-506的原行星盘，他们发现了大质量恒星在这种新生行星系统的形成过程中所起的关键作用[3]。猎户座星云的哈勃图像，以及詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）拍摄的原行星盘d203-506的放大图像。图片来源：NASA/STSCI/RiceUniv./C.O'Delletal/O.Berné,I.Schrotter,PDRs4All这些恒星的质量大约是太阳的10倍，更重要的是，它们的光亮度是太阳的10万倍，在这些系统附近形成的任何行星都会受到非常强烈的紫外线辐射。根据行星系中心恒星的质量，这种辐射既可以帮助行星的形成，也可以通过分散行星的物质来阻止它们的形成。在猎户座星云中，科学家们发现，由于大质量恒星的强烈辐照，类似木星的行星将无法在行星系d203-506中形成。这篇论文登上了2024年3月1日《科学》杂志的头版头条，以前所未有的精确度展示了大质量恒星在行星系统形成过程中所起的决定性作用，并为此类系统如何形成开辟了新的视角。说明：参与这项研究的主要法国实验室有天体物理与行星学研究所（法国国家空间研究中心/法国国家科学研究中心/图卢兹保罗萨巴蒂埃大学）、天体物理空间研究所（法国国家科学研究中心/巴黎萨克雷大学）、天体物理学和大气物理学光线和材料研究实验室（法国国家科学研究中心/巴黎瑟吉大学/巴黎-PSL观测站/索邦大学），以及奥赛分子科学研究所（法国国家科学研究中心/巴黎萨克雷大学）。该研究是国际"PDRs4All"项目的一部分。詹姆斯-韦伯红外太空望远镜可以穿透尘埃云，从而以无与伦比的清晰度揭示遥远的天体，如距离地球1400光年的猎户座星云。历史不到一百万年的系统。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423936.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423936.htm

韦伯太空望远镜揭示岩石行星可在极端环境中形成

韦伯太空望远镜揭示岩石行星可在极端环境中形成天文学家发现了一系列分子，它们都是岩石行星的组成成分。太空是一个严酷的环境，但有些区域比其他区域更加严酷。一个被称为龙虾星云的恒星形成区孕育着银河系中一些质量最大的恒星。大质量恒星的温度更高，因此会发出更多的紫外线（UV）。这些紫外线照射着附近恒星周围的行星形成盘。天文学家预计紫外线会分解许多化学分子。然而，詹姆斯-韦伯太空望远镜在这样一个星盘中检测到了多种分子，包括水、一氧化碳、二氧化碳、氰化氢和乙炔。这些分子是岩石行星的构成成分之一。这是艺术家绘制的年轻恒星被原行星盘包围的图像，行星正在原行星盘中形成。图片来源：ESO一个国际天文学家小组利用美国国家航空航天局的詹姆斯-韦伯太空望远镜，首次观测到在银河系最极端环境中的一个圆盘的高度辐照内部、岩石行星形成区域中的水和其他分子。这些结果表明，岩质行星形成的条件可能发生在比以前想象的更广泛的环境中。这是詹姆斯-韦伯太空望远镜"极端紫外环境"（XUE）计划的首批研究成果，该计划主要研究大质量恒星形成区中行星形成盘（由气体、尘埃和大块岩石组成的巨大旋转云团，行星在此形成和演化）的特征。这些区域很可能代表了大多数行星系统的形成环境。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。XUE计划的目标是龙虾星云（又称NGC6357）三个区域中的共15个盘状星团，这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、最近的大质量恒星形成群之一，也是银河系中一些质量最大恒星的所在地。大质量恒星的温度更高，因此会发出更多的紫外线（UV）辐射。这会分散气体，使圆盘的预期寿命短至一百万年。有了韦伯望远镜，天文学家现在可以研究紫外线辐射对太阳等恒星周围原行星盘内部行星形成区域的影响。德国马克斯-普朗克天文学研究所的玛丽亚-克劳迪娅-拉米雷斯-坦努斯（MaríaClaudiaRamírez-Tannus）说："韦伯望远镜是唯一具有空间分辨率和灵敏度来研究大质量恒星形成区行星形成盘的望远镜。"天文学家们的目标是利用韦伯中红外仪器（MIRI）上的中分辨率分光计来描述龙虾星云中的岩石行星形成盘区的物理特性和化学成分。第一项成果的重点是位于Pismis24星团中被称为XUE1的原行星盘。研究小组成员、瑞典斯德哥尔摩大学的ArjanBik补充说："只有中红外成像仪的波长范围和光谱分辨率才能让我们探测到岩质行星形成的温热气体和尘埃的分子清单和物理条件。"由于"XUE1"位于NGC6357中几颗大质量恒星附近，科学家们预计它在整个生命周期中一直暴露在大量紫外线辐射下。然而，在这种极端环境下，研究小组仍然检测到了一系列分子，而这些分子正是构成陆地行星的基石。研究小组成员、荷兰拉德布德大学的伦斯-沃特斯（RensWaters）说："我们发现，薛厄一号周围的内盘与附近恒星形成区的内盘非常相似。我们探测到了水和其他分子，如一氧化碳、二氧化碳、氰化氢和乙炔。不过，发现的辐射比一些模型预测的要弱。这可能意味着外盘半径较小。"拉德布德大学的LarsCuijpers补充说："我们感到惊讶和兴奋，因为这是在这种极端条件下首次探测到这些分子。研究小组还在星盘表面发现了部分结晶的硅酸盐小尘埃。这被认为是岩石行星的组成部分。"这些结果对于岩质行星的形成来说是个好消息，因为科学小组发现，内盘的条件与位于恒星形成区附近、只有低质量恒星形成的、经过充分研究的盘中的条件相似。这表明岩质行星可以在比以前认为的更广泛的环境中形成。研究小组指出，"XUE"计划的其余观测对于确定这些条件的共性至关重要。拉米雷斯-坦努斯说："XUE1向我们表明，形成岩质行星的条件是存在的，所以下一步就是检查这种情况有多普遍。我们将观测同一区域的其他星盘，以确定观测到这些条件的频率"。这些结果已发表在《天体物理学报》上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1401283.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1401283.htm

韦伯太空望远镜揭示塑造行星系统的无形力量

韦伯太空望远镜揭示塑造行星系统的无形力量詹姆斯-韦伯太空望远镜的NIRCam仪器看到的猎户座星云内部区域。资料来源：NASA、ESA、CSA、数据缩减和分析：PDRs4AllERS小组；图形处理S.Fuenmayor通过观测一个名为d203-506的原行星盘，他们发现了大质量恒星在形成不到一百万年的行星系统过程中所起的关键作用。这项研究由图卢兹国家科学研究中心（CNRS）的奥利维尔-贝内（OlivierBerné）博士领导，以《在原行星盘中观测到的远紫外光驱动的光蒸发流》为题发表在《科学》杂志上。这些恒星的质量大约是太阳的十倍，更重要的是，它们的光亮度是太阳的十万倍，在这些系统附近形成的任何行星都会受到非常强烈的紫外线辐射。根据行星系中心恒星的质量，这种辐射既可以帮助行星的形成，也可以通过分散行星的物质来阻止它们的形成。在猎户座星云中，科学家们发现，由于大质量恒星的强烈辐照，类似木星的行星将无法在行星系d203-506中形成。该团队由来自仪器、数据缩减和建模等领域的众多专家组成。JWST的数据与阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）收集的数据相结合，以确定气体中的物理条件。计算得出的星盘质量损失速度意味着，整个星盘的蒸发速度将快于一颗巨行星的形成速度。科隆大学天体物理研究所的YokoOkada博士说："团队多年来做出了许多贡献，包括制定观测计划和评估数据，这些成果的取得令人欣喜，标志着我们在了解行星系统的形成方面迈出了重要一步。"猎户座星云中的JWST数据非常丰富，让科学家们忙于在恒星和行星形成以及星际介质演化领域进行各种详细分析。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422706.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422706.htm

韦伯望远镜在极端恒星环境中发现生命的前身：水和简单的有机分子

韦伯望远镜在极端恒星环境中发现生命的前身：水和简单的有机分子这些观测结果在同类观测中尚属首次--在JWST之前，这种详细的观测是不可能实现的。这对于类地行星和宇宙中的生命来说都是一个好消息：可以形成这类行星的环境种类繁多。这些结果现已发表在《天体物理学杂志通讯》（AstrophysicalJournalLetters）上。一颗年轻的太阳型恒星周围的气体和尘埃盘中发现了水和含碳分子，这颗恒星位于银河系中最极端的环境之一。这种圆盘是行星围绕新生恒星形成的地方。由马克斯-普朗克天文学研究所（MPIA）的玛丽亚-C-拉米雷斯-坦努斯（MaríaC.Ramírez-Tannus）领导的天文学家小组利用詹姆斯-韦伯太空望远镜窥探了这个圆盘的内部区域。这个被天文学家称为"XUE-1"的圆盘暴露在附近高温大质量恒星的强烈紫外线辐射下。然而，即使在这样恶劣的环境中，观测结果还是检测到了水和简单的有机分子。拉米雷斯-坦努斯说："这一结果出乎意料，令人振奋！它表明，即使在银河系最恶劣的环境中，也存在着形成类地行星的有利条件和生命的要素。大质量恒星形成区的艺术家印象图，前景为行星形成盘XUE-1。该区域被大质量恒星发出的紫外线所笼罩，左上角可见其中一颗恒星。圆盘附近的结构代表了研究人员在新观测中发现的分子和尘埃。图片来源：©MariaCristinaFortuna(www.mariacristinafortuna.com)大规模恒星形成区的空前细节新的观测结果在同类研究中尚属首次。以前对行星形成盘的详细观测仅限于附近没有大质量恒星的恒星形成区。大质量恒星形成区则完全不同：在那里，无数恒星在大致相同的时间形成，包括一些罕见但威力巨大的超大质量恒星。在宇宙恒星形成的"黄金时代"，即大约100亿年前，大部分恒星都是在这种大质量星团中形成的。总体而言，宇宙中一半以上的恒星--包括我们的太阳--都诞生于大质量恒星形成区，同时还有它们的行星。然而，人们对这种恶劣环境对星盘内部区域的影响却一无所知，而陆地行星有望在这些区域形成。大质量恒星非常明亮，会发出大量高能紫外线辐射。它们的存在会对其附近造成相当大的干扰。这种干扰是否会经常干扰类似太阳的恒星周围像地球这样的行星的形成，这还是一个未决问题--这将使类似地球的行星在这种大质量恒星簇中处于边缘地位，并非不可能形成，但非常罕见。有一些似是而非的论点认为情况可能如此。例如，来自大质量恒星的紫外线辐射分散了外盘部分的气体，从而抑制了尘埃粒子的生长和向内漂移，而尘埃粒子正是类地行星（以及木星或土星等巨型行星的核心）的组成部分。这很可能不利于类地行星的形成。迄今为止，观测结果都无助于回答这个问题。在当今宇宙中，大质量恒星形成区非常罕见，即使是最近的恒星形成区也离得很远。直到最近，还没有办法观测到类似太阳恒星周围的小型星盘的任何细节。为数不多的行星形成盘距离很近，可以进行详细观测，但它们都位于安静的环境中，没有来自大质量恒星的强烈紫外线辐射，因此对回答这个问题毫无用处。XUE合作项目（"极端紫外线环境"的缩写）的徽标显示的是Muisca文化中的太阳神Xué。穆伊斯卡人是生活在拉米雷斯-坦努斯的家乡哥伦比亚中部的原住民。徽标取材于波哥大附近发现的岩石艺术。图片来源：©XUE合作利用JWST探测内盘这种情况随着JWST的出现而改变。当这台望远镜可以用于科学观测时，拉米雷斯-坦努斯和XUE（极紫外环境）合作小组成功申请观测NGC6357。这里距离地球5500光年，是距离最近的大质量恒星形成区之一。它也是最有希望回答内盘问题的观测目标：NGC6357包含十多颗高亮度大质量恒星，确保该区域可见的一些行星形成盘在其存在的大部分时间里都暴露在强烈的紫外线辐射下。多样性是一个重要因素：该区域包含各种类型的盘，其中一些受到的辐射较多，另一些则较少。来自斯德哥尔摩大学的阿尔扬-比克（ArjanBik）说："如果强烈辐射阻碍了原行星盘内部区域行星形成的条件，那么NGC6357就是我们应该看到这种影响的地方。"天文学家们进行的观测记录了光谱：对光线进行彩虹般的分解，从而估算出观测区域中存在的特定分子。令他们惊讶的是，拉米雷斯-坦努斯和她的同事们发现，就关键分子的存在（和性质）而言，NGC6357中至少有一个内盘（即XUE-1）与低质量恒星形成区中的同类物质并无本质区别。韦伯天文台是未来十年中最重要的天文台，为全世界成千上万的天文学家服务。它研究我们宇宙历史的每一个阶段。资料来源：美国国家航空航天局严酷环境中的硅酸盐、水和其他分子拉米雷斯-坦努斯说："我们在XUE-1的最内层区域发现了大量的水、一氧化碳、二氧化碳、氰化氢和乙炔。这为了解所产生的陆地行星最初大气层的可能组成提供了宝贵的线索"。研究人员还发现了硅酸盐尘埃，其数量与低质量恒星形成区域中的硅酸盐尘埃数量相似。这是在这种极端条件下首次检测到此类分子。对于类地行星和宇宙生命来说，这些观测结果是个好消息：显然，位于一些最恶劣恒星形成环境中的类太阳恒星周围的原行星盘内部区域，与低质量恒星一样能够形成类似地球的岩石行星。它们甚至提供了丰富的水，这是我们所知的生命的必要成分。至于这是否意味着在这种环境中诞生了大量的类地行星，研究人员并不能通过观察单个圆盘来判断。XUE合作小组正在进一步开展观测：JWST将对NGC6357不同部分的另外14个圆盘进行勘测，这将大大有助于解决这一重要问题。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1421988.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1421988.htm

韦伯太空望远镜透视原行星盘 发现其中存在大量碳氢化合物

韦伯太空望远镜透视原行星盘发现其中存在大量碳氢化合物一颗低质量恒星周围的原行星盘的艺术印象。它描述了在ISO-ChaI147周围的盘中探测到的部分碳氢化合物分子（甲烷，CH4；乙烷，C2H6；乙烯，C2H2；二乙炔，C4H2；丙炔，C3H4；苯，C6H6）。资料来源：ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/MPIAVLMS周围行星形成的效率行星是在围绕年轻恒星运行的气体和尘埃盘中形成的。观测结果表明，在超低质量恒星（VLMSs）--质量小于0.3太阳质量的恒星--周围，形成陆地行星比形成气态巨行星更有效率。虽然以前对质量较大的恒星周围内盘区域的化学成分进行过研究，但对极低质量恒星周围内盘区域的研究却很少。韦伯中红外仪器（MIRI）显示的光谱是迄今为止在原行星盘中看到的最丰富的碳氢化合物化学成分，包括13种含碳分子，最高可达苯。其中包括首次在太阳系外探测到的乙烷（C2H6），这是太阳系外探测到的最大的完全饱和碳氢化合物。由于全饱和碳氢化合物预计是由更基本的分子形成的，在这里探测到它们为研究人员提供了有关化学环境的线索。研究小组还首次在原行星盘中成功探测到乙烯（C2H4）、丙炔（C3H4）和甲基自由基CH3。该图突出显示了乙烷（C2H6）、甲烷（CH4）、丙炔（C3H4）、氰乙炔（HC3N）和甲基自由基CH3的探测结果。资料来源：NASA、ESA、CSA、R.Crawford（STScI）AdityaArabhavi及其同事利用JWST的中红外光谱仪研究了ISO-ChaI147周围行星形成盘的化学成分，ISO-ChaI147是变色龙一号恒星形成区中一颗年轻的、太阳质量为0.11的恒星。研究人员发现，这颗恒星周围的内盘区域具有丰富的碳化学成分，包括乙烷和苯在内的13种含碳分子。碳氢化合物分子的丰富程度与所观测到的含氧分子的缺乏形成了鲜明对比，这表明该区域的碳氧比值大于1。据研究小组称，这种高碳/氧比率表明磁盘内物质的径向迁移，很可能会影响在磁盘内形成的任何行星的主体成分。编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435452.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435452.htm

“宇宙霓虹灯”之谜：韦伯望远镜改写了行星形成游戏规则

“宇宙霓虹灯”之谜：韦伯望远镜改写了行星形成游戏规则詹姆斯-韦伯太空望远镜的观测结果与15年前斯皮策太空望远镜的观测结果形成鲜明对比，表明类太阳恒星周围的环境正在发生变化。2008年，NASA的斯皮策太空望远镜发现了一个与众不同的原行星盘。这颗年轻的类太阳恒星SZChamaeleontis（SZCha）周围的尘埃气体盘正在遭受极端紫外线辐射的侵袭--这种情况以前只在计算机模型中出现过，从未在真实宇宙中出现过。与被X射线蒸发的圆盘相比，该系统中的行星有更多的时间形成，而这是正常现象。然而，当詹姆斯-韦伯太空望远镜对SZCha进行跟踪观测时，却没有发现任何异常情况--没有发现大量紫外线辐射。在短短的宇宙时间内，SZCha星盘的状况发生了变化，这让天文学家们不得不从不相称的数据中解开其中的含义及其对其他太阳系形成的影响。在这幅艺术家的构想图中，年轻的恒星SZChamaeleontis（SZCha）被尘埃和气体盘包围，有可能形成一个行星系统。在行星、卫星和小行星形成之前，我们的太阳系曾经是这样的。太阳的原行星盘中存在着包括地球生命在内的原始成分。资料来源：NASA、ESA、CSA、拉尔夫-克劳福德（STScI）韦伯太空望远镜追踪霓虹灯标志，探索行星形成的新思路科学家们正在追随霓虹灯，寻找一个行星系未来和另一个行星系过去的线索--我们自己的太阳系。美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜（JamesWebbSpaceTelescope）在年轻的类太阳恒星SZChamaeleontis（SZCha）周围的尘埃盘中发现了氖元素的明显痕迹。斯皮策望远镜和韦伯望远镜在氖元素读数上的差异表明，到达星盘的高能辐射发生了前所未有的变化，最终导致星盘蒸发，从而限制了行星形成的时间。"我们是怎么来到这里的？"马萨诸塞州波士顿大学的天文学家凯瑟琳-埃斯帕亚特（CatherineEspaillat）说："这确实又回到了那个大问题上，SZCha是同一种类型的年轻恒星，T-Tauri星，就像45亿年前太阳系诞生时的太阳一样。地球以及最终生命的原材料，都存在于太阳形成后环绕太阳的物质盘中，因此研究这些其他年轻的系统，就好比我们回到过去，看看我们自己的故事是如何开始的。"来自美国宇航局詹姆斯-韦伯（JamesWebb）和斯皮策（Spitzer）太空望远镜的对比数据显示，围绕恒星SZChamaeleontis（SZCha）的盘在短短15年内发生了变化。2008年，斯皮策发现了大量的氖III，这使得SZCha成为类似年轻原行星盘中的一个异类。然而，当韦伯在2023年对SZCha进行跟踪观测时，氖离子II与氖离子III的比例还在典型水平之内。资料来源：NASA、ESA、CSA、拉尔夫-克劳福德（STScI）作为辐射指标的氖和SZCha的令人费解的行为科学家们用氖作为一种指标，来指示有多少辐射以及哪种类型的辐射正在撞击和侵蚀恒星周围的星盘。当斯皮策在2008年观测SZCha星时，它发现了一个异类，氖的读数与其他任何年轻的T-Tauri星盘都不同。不同之处在于探测到了氖III，而在受到高能X射线冲击的原行星盘中，氖III通常很少出现。这意味着SZCha盘中的高能辐射来自紫外线（UV），而不是X射线。除了是50-60个年轻恒星盘样本中唯一的奇特结果之外，紫外线与X射线的差异对于恒星盘及其潜在行星的寿命也具有重要意义。研究小组的另一位天文学家、波士顿大学的ThanawuthThanathibodee解释说："行星基本上是在与时间赛跑，争取在星盘蒸发之前在星盘中形成。在发展中系统的计算机模型中，与主要由X射线引起的蒸发相比，极端紫外线辐射使行星形成的时间多出100万年。"因此，当埃斯帕拉特的团队再次用韦伯望远镜对SZCha进行研究时，它已经是一个相当大的谜团了，却发现了一个新的惊喜：不寻常的氖III特征几乎消失了，这表明X射线辐射占据了主导地位。研究小组认为，SZCha系统中霓虹灯特征的差异是可变风造成的。研究小组说，风在一个新形成的高能恒星系统中很常见，但有可能在一个安静、无风的时期捕捉到这个系统，而斯皮策恰好做到了这一点。荷兰莱顿莱顿大学的阿德扬-斯特姆（ArdjanSturm）补充说："斯皮策和韦伯的数据都非常出色，因此我们知道这一定是我们在SZCha系统中观测到的新东西--在短短15年中，条件发生了重大变化。"持续研究与宇宙的复杂性埃斯帕亚特的团队已经在计划利用韦伯望远镜和其他望远镜对SZCha进行更多的观测，以揭开其神秘的面纱。合作作者、波士顿大学的凯利-皮特曼（CaeleyPittman）说："用多种波长的光，如X射线和可见光，来研究SZCha和其他年轻的系统，对发现我们发现的这种变异性的真正本质非常重要。在许多年轻的行星系统中，以极端紫外线辐射为主的短暂安静期可能很常见，只是我们未能捕捉到它们。""宇宙再一次向我们展示，它的任何方法都不像我们想的那么简单。我们需要重新思考，重新观察，收集更多的信息。"这项研究发表于11月15日的《天体物理学杂志通讯》（TheAstrophysicalJournalLetters）。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398401.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398401.htm