韦伯望远镜揭示蛇夫座星云中的壮观恒星喷流

韦伯望远镜揭示蛇夫座星云中的壮观恒星喷流 在美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜上的近红外相机（NIRCam）拍摄的这幅蛇夫座星云图像中，天文学家发现在一个小区域内（左上角）有一组排列整齐的原恒星外流。在韦伯望远镜的图像中，这些喷流呈现出红色的明亮块状条纹，这是喷流撞击周围气体和尘埃产生的冲击波。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Klaus Pontoppidan（NASA-JPL）、Joel Green（STScI）在星云的一个区域，韦伯已经将以前看似模糊的球状物解析成了清晰的原恒星外流。更让研究人员惊讶的是，这些外流被看成是排列整齐的，这表明我们在这一区域的历史上捕捉到了一个独特的时刻，并提供了恒星诞生的基本信息。在韦伯太空望远镜的新图像中首次进行了同类检测美国国家航空航天局詹姆斯-韦伯太空望远镜的近红外相机（NIRCam）首次捕捉到了天文学家一直希望直接拍摄的现象。在这幅令人惊叹的蛇夫座星云图像中，这一发现位于这个年轻的、附近恒星形成区的北部区域（见左上方）。天文学家发现了一组有趣的原恒星外流，它们是新生恒星喷出的气体射流与附近的气体和尘埃高速碰撞后形成的。通常情况下，这些天体在一个区域内会有不同的方向。然而，在这里，它们朝着同一个方向倾斜，程度相同，就像暴风雨中倾泻而下的雨夹雪。韦伯望远镜精湛的空间分辨率和近红外波长的灵敏度使得发现这些排列整齐的天体成为可能，这为了解恒星是如何诞生的基本原理提供了信息。位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的美国宇航局喷气推进实验室的首席研究员克劳斯-庞托皮丹（Klaus Pontoppidan）说："天文学家长期以来一直认为，当云层坍缩形成恒星时，恒星会趋向于朝同一方向旋转。然而，这种现象以前从未如此直接地出现过。这些排列整齐、拉长的结构是恒星诞生的基本方式的历史记录"。这张来自美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的图片显示了蛇夫座星云的一部分，天文学家在这里发现了一组排列整齐的原恒星外流。这些喷流以红色的明亮块状条纹为标志，这是喷流撞击周围气体和尘埃产生的冲击波。在这里，红色代表分子氢和一氧化碳的存在。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Klaus Pontoppidan（NASA-JPL）、Joel Green（STScI）恒星形成的机理那么，恒星喷流的排列与恒星的旋转有什么关系呢？当星际气体云撞向自身形成恒星时，它的旋转速度会更快。气体继续向内移动的唯一方法就是去除部分自旋（称为角动量）。年轻恒星周围会形成一个物质盘，将物质向下输送，就像排水口周围的漩涡一样。内盘中的漩涡磁场将部分物质发射成双子喷流，以垂直于物质盘的相反方向向外喷射。在韦伯望远镜的图像中，这些喷流以红色的明亮块状条纹为标志，这是喷流撞击周围气体和尘埃产生的冲击波。在这里，红色代表分子氢和一氧化碳的存在。这幅图像显示的是美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的近红外相机（NIRCam）看到的蛇夫座星云中心。在这幅图像中，整个区域中不同色调的丝状物和缕状物代表了云中仍在形成的原恒星反射的星光。在某些区域，反射光前方有尘埃，在这里呈现出橙色的漫射阴影。资料来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Klaus Pontoppidan（NASA-JPL）、Joel Green（STScI）增强型成像技术韦伯望远镜的主要作者、巴尔的摩太空望远镜科学研究所的乔尔-格林（Joel Green）说："蛇夫座星云的这一区域蛇夫座北星云只有在韦伯望远镜上才能清晰地看到。我们现在能够捕捉到这些极其年轻的恒星和它们的外流，其中一些恒星以前只是以圆球的形式出现，或者由于它们周围厚厚的尘埃而在光学波长下完全看不到。"天文学家说，在年轻恒星生命的这一时期，有几种力量可能会改变外流的方向。其中一种方式是双星相互旋转，摆动方向，随着时间的推移扭曲外流的方向。这幅由韦伯近红外相机（NIRCam）拍摄的蛇夫座星云图像显示了罗盘箭头、比例尺和供参考的色键。向北和向东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，也就是光在一个地球年所走过的距离。一光年约等于 5.88 万亿英里或 9.46 万亿公里。这张图片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的颜色。色键显示了在收集光线时使用了哪些 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、Klaus Pontoppidan（NASA-JPL）、Joel Green（STScI）蛇夫座星云的恒星蛇夫座星云距离地球 1300 光年，只有一两百万年的历史，从宇宙的角度来看非常年轻。它也是一个新形成的恒星（约 10 万年）特别密集的星团的所在地，在这张图片的中心可以看到。其中一些恒星的质量最终将达到我们太阳的质量。格林说："韦伯望远镜是一台年轻恒星天体探测机器。在这个领域中，我们可以捕捉到每一颗年轻恒星的路标，直至质量最低的恒星。我们现在看到的是一幅非常完整的画面。"在这张照片的整个区域中，不同色调的丝状物和缕状物代表了云中仍在形成的原恒星反射的星光。在某些区域，反射光前方有灰尘，在这里呈现出橙色的漫射阴影。2020 年，美国宇航局哈勃太空望远镜的数据显示，一颗恒星的行星形成盘发生了扇动或移动，"蝙蝠阴影"由此得名。在韦伯图像的中心位置可以看到这一特征。未来研究之路新图像和偶然发现的对齐天体实际上只是这项科学计划的第一步。研究小组现在将利用韦伯望远镜的近红外摄谱仪（NIRSpec）来研究云的化学构成。天文学家们对确定挥发性化学物质如何在恒星和行星形成过程中存活下来很感兴趣。挥发性物质是在相对较低的温度下升华或从固态直接转变为气态的化合物，包括水和一氧化碳。然后，他们将把他们的发现与在类似类型恒星的原行星盘中发现的数量进行比较。"从最基本的形式来看，我们都是由来自这些挥发物的物质构成的。地球上的大部分水起源于数十亿年前太阳还是一颗幼年原恒星的时候，"庞托皮丹说。"观察原恒星在形成原行星盘之前这些关键化合物的丰度，有助于我们了解太阳系形成时的独特环境。"这些观测是第 1611 号一般观测者计划的一部分。研究小组的初步结果已被接受在《天体物理学报》上发表。詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）是一个大型天基观测站，将于 2021 年 12 月发射。它是哈勃太空望远镜的科学继承者。JWST 配备了一个 6.5 米长的主镜，专门观测红外光谱中的宇宙，使其能够比以往任何时候都能回溯到更久远的过去。这种能力使望远镜能够研究最初星系的形成、恒星和行星系统的演化以及遥远系外行星的大气层。JWST 位于第二拉格朗日点（L2），距离地球约 150 万公里，旨在提供前所未有的分辨率和灵敏度，为探索宇宙打开新的窗口。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

韦伯太空望远镜揭示关键恒星形成区N79的细节

韦伯太空望远镜揭示关键恒星形成区N79的细节 詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）捕捉到了位于大麦哲伦星云中一个充满活力的恒星形成区N79的图像，凸显了它作为年轻版狼蛛星云的潜力。这次观测通过中红外光揭示了该区域发光的气体和尘埃，为了解早期宇宙的恒星形成过程和化学成分提供了宝贵的信息。图片来源：ESA/Webb、NASA & CSA、O. Nayak、M. MeixnerN79是一个巨大的恒星形成复合体，位于一般未被探索的LMC西南区域，跨度大约1630光年。N79通常被认为是年轻版的30 Doradus（又称塔兰图拉星云），后者是韦伯最近的另一个目标。研究表明，在过去的 50 万年里，N79 的恒星形成效率要比30 Doradus高出 2 倍。这幅特殊的图像以三个巨型分子云团中的一个为中心，被称为 N79 South（简称 S1）。围绕着这个明亮物体的明显"星芒"图案是一系列衍射尖峰。所有像韦伯望远镜这样使用镜面收集光线的望远镜，都会因为望远镜的设计而产生这种人工痕迹。在韦伯望远镜中，由于韦伯望远镜的 18 个主镜部分呈六边形对称，因此出现了六个最大的衍射尖峰。只有在非常明亮、紧凑的天体周围才会出现这样的图案，因为所有的光线都来自同一个地方。大多数星系，即使在我们眼中看起来非常小，也比单颗恒星更暗、更分散，因此不会出现这种图案。在中红外成像仪捕捉到的较长的光波长下，韦伯拍摄到的 N79 星展现了该区域发光的气体和尘埃。这是因为中红外光能够揭示云层深处的情况（而较短波长的光会被星云中的尘粒吸收或散射）。一些仍然嵌入的原恒星也出现在这个区域。天文学家之所以对这样的恒星形成区域感兴趣，是因为它们的化学成分与宇宙只有几十亿年历史、恒星形成达到顶峰时观测到的巨大恒星形成区域的化学成分相似。银河系中的恒星形成区并没有像N79那样以如此迅猛的速度产生恒星，它们的化学成分也不尽相同。韦伯望远镜现在为天文学家提供了一个机会，将对 N79 星区恒星形成的观测结果与望远镜对宇宙早期遥远星系的深入观测结果进行对比。对N79的这些观测是韦伯计划的一部分，该计划正在研究形成中恒星的周星盘和包层在不同质量范围和不同演化阶段的演化情况。韦伯的灵敏度将使科学家们能够首次探测到质量与太阳相近的恒星周围的行星形成尘埃盘，这些恒星位于 LMC 的距离上。该图像包括蓝色的 7.7 微米光、青色的 10 微米光、黄色的 15 微米光和红色的 21 微米光（分别为 770W、1000W、1500W 和 2100W 滤光片）。 ... 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：

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-ChaI 147 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）Aditya Arabhavi及其同事利用JWST的中红外光谱仪研究了ISO-ChaI 147周围行星形成盘的化学成分，ISO-ChaI 147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： 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。