韋伯望遠鏡（JWST）發現大質量恆星如何影響行星系統的形成的奧秘

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是一臺超級望遠鏡 於2021年12月成功發射升空 它可以觀測到從可見光到中紅外波段的電磁輻射 爲我們探索宇宙的奧祕提供了新的視角 最近JWST的一項觀測結果 揭示了大質量恆星與行星系統形成之間 複雜的相互作用 爲解決一個長期存在的天文難題 提供了突破性的見解 這一發現來自於一項由法國國家科學研究中心科學家 參與的國際合作 他們的目標是獵戶座星雲中 一個名爲D203506的圓形星盤 以及它對附近大質量恆星紫外線輻射的敏感性 圓形星盤與行星系統 行星系統包括我們的太陽系 被認爲是由圍繞年輕恆星的塵埃和氣體圓形星盤形成的 這些星盤爲行星的誕生提供了基本材料 然而大質量恆星的存在和影響 這些恆星的質量大約是太陽的十倍 亮度是太陽的十萬倍 大質量恆星發出的強烈紫外線輻射 既可以促進行星的形成 也可以通過分散星盤物質 而完全阻止行星的形成 這就是天文學家所說的 光子驅動的星盤分散現象 獵戶座星雲中的一個特殊案例 獵戶座星雲是距離地球 最近的恆星形成區域之一 它包含了大量的年輕恆星和圓形星盤 是天文學家研究恆星和行星形成的理想場所 在獵戶座星雲中 有一個特殊的圓形星盤 名爲D203506 它位於一顆大質量恆星的附近 受到了它的紫外線輻射的強烈影響 這個圓形星盤的特點是 它的尺寸非常大 直徑約爲1000天文單位 而一般的圓形星盤的直徑 只有幾十到幾百天文單位 這個圓形星盤的質量也很大 約爲太陽的0.1倍 而一般的圓形星盤的質量 只有太陽的0.01倍 這個圓形星盤的形狀也很奇特 它呈現出一個彎曲的環狀結構 而不是一個對稱的圓盤結構 這些特徵都表明 這個圓形星盤正在經歷一個劇烈的演化過程 可能與它所處的輻射環境有關 JWST的突破性觀測 爲了探究這個圓形星盤的奧祕 一組國際科學家利用JWST 和阿塔卡瑪大型毫米波陣列的近紅外 和亞毫米波測量數據 對D203506進行了觀測 他們發現 這個圓形星盤正在以顯著的速度損失質量 每年約爲太陽的0.0001倍 這種質量損失的主要原因 是由於大質量恆星發出的原子外光驅動的光 蒸發在這一過程中 圓盤上層被加熱到氣體被排出的程度 從而導致質量損失 這是首次直接觀測到FUV驅動光蒸發的證據 也是首次測量到圓形星盤的質量損失速率 這種現象尤其不利於氣態巨行星的形成 研究人員估計 這個圓形星盤可能在100萬年內就沒有氣體了 從而嚴重限制了該系統內形成氣體巨行星的可能性 對行星系統形成的啓示 這些發現強調了大質量恆星 在塑造行星系統發展環境中的關鍵作用 這項研究還提供了一個令人信服的例子 說明我們的太陽系是如何受到 類似的紫外輻射過程的影響的 事實上我們的太陽系中的某些特徵 如水星的小尺寸 火星的低密度 小行星帶的存在 以及太陽系外圍的顆一箔帶 都可能與太陽系早期的輻射環境有關 通過闡明圓形星盤的動力學和恆星輻射的巨大影響 這些研究爲行星系統的形成提供了寶貴的視角 它們不僅增進了我們對宇宙複雜性的瞭解 還爲未來探索恆星和行星形成的奧祕鋪平了道路