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韦伯寻找北落师门的小行星带,发现了更多

日期:
2023年5月8日
来源:
美国宇航局/戈达德太空飞行中心
简介:
天文学家利用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄了附近一颗年轻恒星北落师门周围的温暖尘埃,以便研究在太阳系外用红外光观测到的第一个小行星带。但令他们惊讶的是,这些尘埃结构比太阳系的小行星和柯伊伯尘埃带要复杂得多。总的来说,有三个嵌套的带,从恒星延伸到140亿英里(230亿公里);这是地球到太阳距离的150倍。最外层带的规模大约是太阳系柯伊伯带的两倍,柯伊伯带由海王星外的小天体和冷尘埃组成。韦伯首次揭示了以前从未见过的内部带。
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天文学家利用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄了附近一颗年轻恒星北落师门周围的温暖尘埃,以便研究在太阳系外用红外光观测到的第一个小行星带。但令他们惊讶的是,这些尘埃结构比太阳系的小行星和柯伊伯尘埃带要复杂得多。总的来说,有三个嵌套的带,从恒星延伸到140亿英里(230亿公里);这是地球到太阳距离的150倍。最外层带的规模大约是太阳系柯伊伯带的两倍,柯伊伯带由海王星外的小天体和冷尘埃组成。韦伯首次揭示了以前从未见过的内部带。

这些辐射带围绕着这颗年轻的热恒星,它可以用肉眼看到,是南双鱼座中最亮的恒星。尘埃带是大型天体碰撞产生的碎片,类似于小行星和彗星,经常被描述为“碎片盘”。“我会把北落师门描述为在银河系其他地方发现的碎片盘的原型,因为它的成分与我们自己的行星系统中的成分相似,”图森亚利桑那大学的András Gáspár说,他是一篇描述这些结果的新论文的主要作者。“通过观察这些环中的模式,我们实际上可以开始绘制行星系统应该是什么样子的草图——如果我们真的能拍摄到足够深的照片来看到疑似行星的话。”

哈勃太空望远镜和赫歇尔空间天文台,以及阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA),之前已经拍摄了最外层带的清晰图像。然而,他们都没有发现任何内部结构。韦伯首次用红外光分辨出了内带。“韦伯真正出色的地方在于,我们能够物理地解决这些内部区域尘埃产生的热光。所以你可以看到我们以前从未见过的内部带,”亚利桑那大学研究小组的另一名成员斯凯勒·沃尔夫说。

哈勃、阿尔玛和韦伯正在联合起来,对许多恒星周围的碎片盘进行全面观察。沃尔夫说:“有了哈勃和ALMA,我们能够对一堆柯伊伯带的类似物进行成像,我们已经了解了外盘是如何形成和演化的。”“但我们需要韦伯让我们在其他地方拍摄十几个小行星带。我们可以了解到这些圆盘内部温暖区域的信息,就像哈勃和ALMA教给我们的更冷的外部区域一样多。”

这些带很可能是由看不见的行星产生的引力雕刻而成的。同样,在我们的太阳系内部,木星包围着小行星带,柯伊伯带的内缘是由海王星塑造的,而外边缘可能是由尚未见过的天体所引导的。随着韦伯拍摄到更多的星系,我们将了解它们的行星结构。

北落师门的尘埃环是1983年由美国宇航局的红外天文卫星(IRAS)在观测中发现的。这个环的存在也已经从之前在夏威夷莫纳克亚山的亚毫米望远镜、美国宇航局的斯皮策太空望远镜和加州理工学院的亚毫米天文台进行的更长波长的观测中推断出来。

“北落师门周围的带有点像悬疑小说:行星在哪里?”乔治·里克说,他是韦伯中红外仪器(MIRI)的另一名团队成员和美国科学负责人,该仪器进行了这些观测。“我认为,说这颗恒星周围可能存在一个非常有趣的行星系统,这并不是一个很大的飞跃。”

沃尔夫补充说:“我们绝对没有预料到第二个中间带的结构更复杂,然后是更广泛的小行星带。”“这种结构非常令人兴奋,因为每当天文学家看到圆盘上的间隙和环时,他们就会说,‘可能是一颗嵌入的行星塑造了这些环!’”

韦伯还拍摄了Gáspár所称的“大尘埃云”,这可能是两个原行星体在外环发生碰撞的证据。这与2008年哈勃望远镜首次在外环内发现的一颗疑似行星的特征不同。随后的哈勃观测显示,到2014年,这个物体已经消失了。一种合理的解释是,这个新发现的特征,就像之前发现的一样,是两个冰体相互碰撞后形成的非常细小的尘埃粒子组成的膨胀云。

原行星盘围绕恒星的想法可以追溯到18世纪末,当时天文学家伊曼努尔·康德和皮埃尔·西蒙·拉普拉斯分别独立提出了太阳和行星由旋转的气体云形成的理论,这些气体云在重力作用下坍塌并变平。随着行星的形成和系统中原始气体的消散,碎片盘的形成要晚一些。它们表明,像小行星这样的小天体正在发生灾难性的碰撞,并将它们的表面粉碎成巨大的尘埃和其他碎片云。对其尘埃的观测为了解系外行星系统的结构提供了独特的线索,可以深入到地球大小的行星,甚至小行星,这些行星太小了,无法单独观察。

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故事来源:

材料所提供的美国宇航局/戈达德太空飞行中心注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. András Gáspár, Schuyler Grace Wolff, George H. Rieke, Jarron M. Leisenring, Jane Morrison, Kate Y. L. Su, Kimberly Ward-Duong, Jonathan Aguilar, Marie Ygouf, Charles Beichman, Jorge lop- sayson, Geoffrey Bryden。利用JWST/MIRI对北落师门内盘进行空间分辨成像自然天文学爱博网站, 2023;DOI:10.1038 / s41550 - 023 - 01962 - 6

引用此页

美国宇航局/戈达德太空飞行中心。“韦伯寻找北落师门的小行星带,发现了更多。”《科学日报》。科学日报,2023年5月8日。< www.koonmotors.com/releases/2023/05/230508150926.htm >。
美国宇航局/戈达德太空飞行中心。(2023, 5月8日)韦伯寻找北落师门的小行星带,发现了更多。《科学日报》。2023年6月19日检索自www.koonmotors.com/releases/2023/05/230508150926.htm
美国宇航局/戈达德太空飞行中心。“韦伯寻找北落师门的小行星带,发现了更多。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2023/05/230508150926.htm(2023年6月19日访问)。

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