詹姆斯·韦布空间望远镜(JWST)近日揭示了宇宙中的一个奇妙现象:围绕年轻恒星的尘埃和气体“煎饼”——吸积盘,如何孕育出新一代星球。这些“煎饼”不仅为恒星提供成长所需的物质,还是行星诞生的摇篮。
JWST通过其卓越的观测能力,捕捉到了这些吸积盘的精细图像。图像显示,吸积盘由热气体和尘埃组成,呈旋转状,行星正是从这些旋转的“煎饼”中逐渐形成的。这一发现为理解恒星和行星系统的起源提供了新的视角。
天文学家们利用JWST收集到的数据,详细分析了吸积盘中的气体流动情况。他们发现,这些气体流动像“改变之风”一样雕刻着吸积盘的形状,并揭示了恒星如何从吸积盘中聚集物质以实现自身增长的过程。这一过程对周围盘的演化和后续行星的形成方式具有重要影响。
亚利桑那大学月球和行星实验室的伊拉里亚·帕斯库奇表示,他们的观测结果提供了第一批可以消除角动量的风的详细图片。这些图片有助于解决长期存在的恒星和行星系统形成问题。她指出,尽管恒星吸积物质的机制尚不完全清楚,但磁场驱动的盘表面风可能在这一过程中发挥着关键作用。
据估计,在宇宙中每秒都会诞生数千颗恒星。这些恒星在婴儿期被称为原恒星,被气体和尘埃组成的孕育茧所包围。随着时间的推移,这些物质逐渐扁平化并形成吸积盘,原恒星通过吸积这些物质来增加质量,最终启动核聚变反应成为主序星或“成年”恒星。
然而,原恒星要实现吸积和增长,其周围旋转的气体必须失去角动量。如果气体不失去角动量,它将只会持续围绕原恒星旋转而无法落到其表面。科学家们认为,磁场驱动的风在原行星盘中肆虐,可能会将气体从吸积盘表面引导出去,从而带走角动量。这一机制得到了JWST观测结果的支持。
JWST还观察到了围绕婴儿恒星PDS 70的原行星盘。研究团队成员之一、美国国家航空航天局(NASA)空间望远镜科学研究所的研究员特雷西·贝克指出,在原行星盘中还存在其他能够产生风的机制。例如,原恒星的磁场会产生“X风”,将原行星盘内边缘的物质推出;而来自婴儿恒星的强辐射则会引爆原行星盘外部的物质,导致其腐蚀并产生“热风”。这些风的速度和延伸距离各不相同,对原行星盘的结构和演化具有重要影响。
JWST的红外视觉具有令人难以置信的灵敏度和高分辨率,这使得科学家们能够区分磁场驱动的风、热风和X风。研究团队选择了从地球视角看来是处在边缘的原恒星系统进行研究,避免了JWST在观察时因眩目而无法区分多种类型的风。他们利用JWST的近红外光谱仪构建了原行星盘中圆锥形风结构的三维图像,这一结构就像一颗由不同半径分层组成的洋葱。