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/Rice Univ./C.O'Dell et al / 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： 手机版：

韦伯太空望远镜观测到紫外线"风"侵蚀猎户座星云中的原行星盘

韦伯太空望远镜观测到紫外线"风"侵蚀猎户座星云中的原行星盘 该研究报告首次直接观测到了远紫外线（FUV）驱动的原行星盘光蒸发的证据。这些发现利用了詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）的观测数据，为气态巨行星（包括太阳系内的气态巨行星）形成的制约因素提供了新的见解。洞察气态巨行星的形成年轻的低质量恒星周围通常环绕着寿命相对较短的尘埃和气体原行星盘，它们为行星的形成提供了原材料。因此，气态巨行星的形成受到了从原行星盘中去除质量的过程的限制，例如光蒸发。当原行星盘的上层被 X 射线或紫外线质子加热时，气体温度升高，导致气体从系统中逸出，这就是光蒸发。由于大多数低质量恒星都是在同时包含大质量恒星的星团中形成的，因此原行星盘预计会暴露在外部辐射中，并经历紫外线驱动的光汽化。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： PDRs4All ERS 小组；图形处理 S. Fuenmayor来自 JWST 和 ALMA 的观测证据理论模型预测远紫外辐射会产生光解离区（PDRs）在这些区域中，附近大质量恒星投射的紫外线光子会对原行星盘表面的气体化学反应产生强烈影响。然而，对这些过程的直接观测一直难以实现。Olivier Berné及其同事利用JWST和阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）分别进行的近红外和亚毫米波测量，报告了对猎户座星云内部一个被FUV辐照的原行星盘d203-506的观测结果。通过对PDR内部探测到的发射线的运动学和激发进行建模，研究人员发现由于FUV驱动的加热和电离，d203-506的质量正在高速流失。研究结果表明，d203-506的质量损失速度表明，气体可能会在一百万年内从圆盘中移除，从而抑制气态巨行星在该系统内形成的能力。Berné等人写道："对太阳系的动力学和成分研究表明，太阳系是在一个包含一颗或多颗大质量恒星的恒星簇中形成的，因此它可能受到了FUV辐射的影响。"编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到行星形成的最后阶段

詹姆斯·韦伯太空望远镜捕捉到行星形成的最后阶段 这幅艺术家的作品展示了位于半人马座（The Centaur）南部活动星系 NGC 3783 中心的超大质量黑洞的周围环境。利用欧洲南方天文台智利帕拉纳尔天文台的甚大望远镜干涉仪进行的新观测不仅揭示了黑洞周围的热尘埃环，还揭示了极区的冷物质风。图片来源：ESO/M. 科恩梅瑟而木星、土星、天王星和海王星则主要含有气体。但科学家们很早就知道，行星形成盘一开始的气体质量是固体质量的 100 倍，这就引出了一个紧迫的问题： 大部分气体何时以及如何离开新生的行星系统？揭开行星盘的秘密亚利桑那大学月球与行星实验室的纳曼-巴加（Naman Bajaj）领导的一项发表在《天文杂志》上的新研究给出了答案。研究小组利用詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）获得了这样一个新生行星系也被称为周星盘的图像，这个行星系正在积极地将气体分散到周围空间。亚利桑那大学月球与行星实验室的二年级博士生巴加说："知道气体何时散去非常重要，因为这能让我们更好地了解气态行星有多少时间来消耗周围环境中的气体。JWST可以帮助我们揭示行星是如何形成的。"行星的形成过程巴加表示，在行星系统形成的早期阶段，行星凝聚在年轻恒星周围的气体和微尘旋转盘中。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。形成的行星的类型、大小和位置取决于可用物质的数量及其在星盘中停留的时间。因此，简而言之，行星形成的结果取决于星盘的演化和散布。这一发现的核心是对 T Cha 星的观测，这是一颗年轻的恒星相对于年龄约为 46 亿岁的太阳而言被一个侵蚀的周星盘所包围，其显著特征是巨大的尘埃间隙，横跨约 30 个天文单位（或 au），1 au 是地球与太阳之间的平均距离。巴加和他的研究小组首次拍摄到了盘风的图像，盘风是指气体缓慢离开行星形成盘时的图像。天文学家们利用了望远镜对原子发出的光的敏感性，当高能辐射（例如星光）将一个或多个电子从原子核中剥离时，原子就会发出光。这种现象被称为电离，电离过程中发出的光可以被用作一种化学"指纹"在 T Cha 系统中，可以追踪到两种惰性气体氖和氩。研究小组在论文中写道，这次观测也是首次在行星形成盘中探测到氩的双重电离。Bajaj说："我们图像中的氖特征告诉我们，圆盘风来自远离圆盘的扩展区域。这些风的驱动力可能是高能光子本质上是恒星发出的流光或者是行星形成盘中穿梭的磁场"。恒星影响和不断演变的星盘为了区分这两种影响，由荷兰莱顿大学博士后研究员安德鲁-塞勒克（Andrew Sellek）领导的同一研究小组对恒星光子（即年轻恒星发出的强光）驱动的散布进行了模拟。他们将这些模拟结果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。该研究得出结论，每年从 T Cha 星盘散逸的气体量相当于地球上的月球。这些结果将发表在一篇配套论文中，目前正在《天文杂志》上进行审查。虽然在许多其他天体中都探测到了霓虹信号，但直到2007年，LPL的教授伊拉利亚-帕斯库奇（Ilaria Pascucci）利用JWST的前身NASA的斯皮策太空望远镜首次发现了霓虹信号，并很快将其确定为磁盘风的示踪剂之后，人们才知道霓虹信号起源于低质量行星形成的磁盘。这些早期发现改变了研究工作的重点，即了解周星盘的气体散布。帕斯库奇是最新观测项目的首席研究员，也是本文所报道的出版物的合著者之一。帕斯库奇说："我们利用詹姆斯-韦伯太空望远镜发现了空间分辨氖发射，并首次探测到了双电离氩，这可能会成为改变我们对气体如何从行星形成盘中清除的理解的下一步。这些见解将帮助我们更好地了解太阳系的历史和对太阳系的影响。"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 JWST 观测到的光谱与 Spitzer 早期探测到的光谱不同。据领导这项正在进行的工作的LPL二年级博士生谢承彦（Chengyan Xie）说，这种不匹配可以用T Cha内部一个不对称的小圆盘来解释，在两次观测之间的短短17年里，这个圆盘失去了一些质量。谢说："与其他研究一样，这也暗示着T Cha的圆盘正处于演化的末期。"我们也许能在有生之年见证T Cha内盘所有尘埃质量的消散。"编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

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 PDS 70，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 PDS 70b 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 PDS 70 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。

韦伯太空望远镜揭示标志性马头星云的隐藏层次

韦伯太空望远镜揭示标志性马头星云的隐藏层次 这张来自美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的马头星云图像聚焦在马的"鬃毛"部分，宽度约为 0.8 光年。这是用韦伯的近红外相机（NIRCam）拍摄的。图像底部呈现蓝色的空灵云层充满了各种物质，包括氢、甲烷和水冰。延伸到主星云上方的红色缕状物代表原子氢和分子氢。在这个被称为光解离区的区域中，来自附近年轻大质量恒星的紫外线在上方完全电离的气体和下方星云之间形成了一个由气体和尘埃组成的中性温暖区域。与许多韦伯图像一样，遥远的星系散布在背景中。这张图像由波长为 1.4 和 2.5 微米（蓝色）、3.0 和 3.23 微米（青色）、3.35 微米（绿色）、4.3 微米（黄色）以及 4.7 和 4.05 微米（红色）的光组成。资料来源：NASA、ESA、CSA、Karl Misselt（亚利桑那大学）、Alain Abergel（法国国家科学研究中心 IAS）韦伯的观测将使天文学家能够研究星云中的尘埃是如何阻挡和发射光线的，并更好地了解星云的形状。这张图片展示了我们天空中最独特的天体之一马头星云的三个视角。第一张图片（左）于 2023 年 11 月发布，展示了欧空局欧几里得望远镜在可见光下看到的马头星云。第二张图片（中）是美国国家航空航天局哈勃太空望远镜拍摄的马头星云的近红外照片，这张图片曾在 2013 年作为哈勃太空望远镜 23 周年纪念图片展出。这张图片揭示了通常被尘埃遮挡的美丽而精致的结构。第三张图片（右）是美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的近红外相机（NIRCam）仪器拍摄的马头星云的新景象。资料来源：NASA、ESA、CSA、Karl Misselt（亚利桑那大学）、Alain Abergel（IAS、CNRS）、Mahdi Zamani 欧几里得联盟、哈勃遗产项目（STScI、AURA）美国国家航空航天局（NASA）的詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）拍摄到了我们天空中最独特的天体之一马头星云（Horsehead Nebula）放大部分迄今为止最清晰的红外图像。这些观测数据以全新的视角展示了这个标志性星云的"马鬃"顶部或边缘，以前所未有的空间分辨率捕捉到了该区域的复杂性。韦伯的新图像显示了猎户座的部分天空，位于一个被称为猎户座 B 分子云的密集区域的西侧。从尘埃和气体的湍流中升起的是马头星云，又名巴纳德 33，位于大约 1300 光年之外。星云由坍塌的星际物质云形成，由于受到附近一颗炙热恒星的照耀而发光，周围的气体云已经消散，但突出的星柱是由厚厚的物质团块组成的，因此更难被侵蚀。天文学家估计，"马头"在解体之前还有大约 500 万年的时间。韦伯的新视图聚焦于星云顶部独特的尘埃和气体结构的照明边缘。马头星云是一个著名的光解离区（PDR）。在这样的区域中，来自年轻大质量恒星的紫外线（UV）在大质量恒星周围完全电离的气体和恒星诞生的云层之间形成了一个大部分为中性、温暖的气体和尘埃区域。这种紫外线辐射强烈地影响着这些区域的化学性质，并成为一个重要的热源。这张来自美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的马头星云图像聚焦于马的部分"鬃毛"。这是用韦伯的中红外仪器（MIRI）拍摄的。中红外光可以捕捉到灰尘硅酸盐和称为多环芳烃的烟灰状分子等物质的光芒。资料来源：NASA、ESA、CSA、Karl Misselt（亚利桑那大学）、Alain Abergel（法国国家科学研究中心 IAS）这些区域的星际气体密度足以保持大部分中性，但密度不足以阻止大质量恒星紫外线的穿透。这种 PDR 发出的光为研究物理和化学过程提供了一个独特的工具，这些物理和化学过程推动了银河系星际物质的演化，也推动了从恒星形成的早期到现在的整个宇宙的演化。由于马头星云距离很近，而且其几何形状几乎处于边缘位置，因此是天文学家研究PDR的物理结构、其各自环境中气体和尘埃的分子演化以及它们之间过渡区域的理想目标。它被认为是天空中研究辐射如何与星际物质相互作用的最佳区域之一。借助韦伯望远镜的近红外成像（MIRI）和近红外成像（NIRCam）仪器，一个国际天文学家小组首次揭示了马头星受光边缘的小尺度结构。当紫外线蒸发尘埃云时，尘埃粒子被加热的气体带离尘埃云。韦伯探测到了追踪这一运动的细小特征网络。通过观测，天文学家还研究了尘埃是如何阻挡和发射光线的，并更好地了解了星云的多维形状。接下来，天文学家打算研究已经获得的光谱数据，以深入了解整个星云中观测到的物质的物理和化学特性的演变。这些观测是为韦伯 GTO 1192 计划进行的，观测结果于 4 月 29 日发表在《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）杂志上。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

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

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（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 ... PC版： 手机版：