行星也要赶时间:韦布望远镜追踪72个年轻恒星系统的气体流失
MIRI
韦布望远镜中记录一种红外光的仪器。
原行星盘
年轻恒星周围、能提供行星原料的气体和尘埃盘。
吸积
恒星不断吸入周围物质的过程。
发生了什么
美国国家航空航天局(NASA)的詹姆斯·韦布太空望远镜研究了72颗年轻、类似太阳的恒星。团队使用望远镜中红外仪器MIRI的存档观测,寻找分子氢和电离氖发出的光。这些光能显示,包围幼年恒星的气体和尘埃,是否正向外流走。
研究发现,制造行星的原料并不会一直留在原处。气体会被风和喷流带走,所以行星的形成有一个有限的时间窗口。研究没有直接拍到一颗行星从小长大的全过程,而是比较处在不同早期阶段的72个系统。
行星工厂其实会漏料
年轻恒星周围有一圈旋转的气体和尘埃。它叫原行星盘,是行星可以成长的地方。木星这样的气态巨行星,需要吸收很多气体,才能形成厚厚的大气层。如果盘里的气体先流失,巨行星就会少一份关键原料。
恒星的磁场可以推动喷流和风。恒星的高能辐射,也可能把气体加热并吹到太空。不同的流失方式,会在恒星成长的不同阶段占上风。
72个系统看到了什么
在72个盘中,有66个出现了氢或氖的延展光。研究人员在46个系统中识别出锥形的分子氢风,在40个系统中识别出高速氖喷流。所有有氖喷流的系统,也都在研究的比较中发现了由氢或氧追踪到的相应气流。
年轻、仍快速吸积(吸入周围物质)的系统,更常出现喷流和分子风。随着吸积减弱,喷流变弱,风则越来越偏向原子状态。这说明盘的流失过程可能会随年龄改变:早期磁场驱动的流动很重要,后期其他方式更容易显现。
为什么重要
这项研究让科学家能更清楚地思考:为什么有些恒星系统拥有巨行星,有些系统却不同。岩石行星和气态巨行星需要的原料并不完全一样。盘在什么时候、从哪里失去多少气体,可能会影响最后的行星排列。研究也为理解约46亿年前太阳系的早期变化提供线索。
已经确定与仍待确认
已经确定的是,不同年龄的年轻盘,显示出不同的风和喷流形态,而且没有一个单独机制能解释所有盘的消散。但研究并没有把同一个系统连续拍成延时画面。所谓先后顺序,是把不同系统放在一起后的推断。团队也还不知道每种机制究竟带走多少气体。
接下来要看什么
研究人员接下来要测量各种流动带走的气体总量,并确定它们在盘的哪些区域最强。这样才能建立更可靠的模型,估计行星形成何时会被关掉,以及哪些区域更容易形成巨行星或较小的岩石行星。
行星要在材料消失前长大
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韦布望远镜看见,年轻恒星周围的气体正在向外跑。
詹姆斯·韦布太空望远镜
用红外光观察宇宙的望远镜。
原行星盘
年轻恒星周围、能制造行星的气体和尘埃盘。
喷流
细长而快速流出的气体。
💡 一句话总结
- 72个年轻恒星被韦布望远镜观察。
- 许多行星材料会被风和喷流带走。
- 巨大行星必须在气体消失前长大。
美国国家航空航天局(NASA)的詹姆斯·韦布太空望远镜,观察了72个像太阳一样的年轻恒星。恒星周围有气体和尘埃组成的圆盘。行星可以用这些材料长大。这种圆盘叫原行星盘。
研究人员查看了氢和氖发出的红外光。光的形状能告诉他们,气体有没有向外流动。结果显示,66个圆盘有明显的外流光。46个有锥形的氢风。40个有快速的氖喷流。
年轻恒星的磁场,可能会推动早期的风和喷流。恒星变得更成熟后,喷流会变弱。风的成分也会越来越像原子。于是,圆盘里的气体会继续减少。
这对气态巨行星很重要。木星需要很多气体,才能形成厚厚的大气层。如果气体先被带走,它就不容易长大。岩石行星需要的材料不同,所以受到的影响也可能不同。
科学家没有连续拍摄同一个恒星系统。他们比较了年龄不同的系统。因此,风怎样变化,是根据比较得到的推断。下一步,他们要测量每种风带走了多少气体。
星星身边的材料会跑掉
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小星星旁边有材料。它们会被风吹走。
詹姆斯·韦布太空望远镜
能看见很远星星的望远镜。
气体
像空气一样、能流动的东西。
行星
围着恒星转的圆球。