天文学家使用詹姆斯·韦伯太空望远镜观测了太阳系外的第一个小行星带,并在此过程中揭示了一些宇宙惊喜。
这个太空天文台的重点是围绕北落师门的温暖尘埃。北落师门是一颗年轻明亮的恒星,位于距离地球25光年的南双鱼座。
北落师门周围的尘埃盘最初是在1983年由美国宇航局的红外天文卫星发现的。但是韦伯的研究人员并没有预料到会看到三个嵌套的尘埃环从恒星向外延伸140亿英里(230亿公里),或者是地球到太阳距离的150倍。
韦伯的新视图首次揭示了北落师门的两条内部带,这是哈勃太空望远镜或其他天文台之前拍摄的图像中没有出现的。
这些尘埃带的详细图像是用人眼看不见的红外光拍摄的,它的结构比我们太阳系的主要小行星带和柯伊伯带更复杂。
主要的小行星带位于火星和木星之间,是太阳系形成时的残留物围绕太阳运行的地方。在太阳系边缘的柯伊伯带(Kuiper Belt)可以找到更多冰冷的残留物。柯伊伯带是一个甜甜圈形状的环,由海王星以外的小天体和尘埃组成。
北落师门的两个内环的发现表明,隐藏在恒星系统深处的行星可能正在影响尘埃带的形状。北落师门的外带大约是柯伊伯带的两倍。周一,《自然天文学》杂志发表了这幅新图像和一项详细研究结果。
北落师门巨大的尘埃带很可能是由小行星和彗星等较大天体碰撞后留下的碎片形成的。
然后,在研究人员认为是围绕恒星运行的看不见的行星的引力影响下,尘埃被塑造成带,就像木星和海王星塑造我们的小行星带和柯伊伯带的内缘一样。
“我会把北落师门描述为我们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,”该研究的主要作者András Gáspár说,他是图森亚利桑那大学天文学助理研究教授。
“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。”
将韦伯的新观测结果与哈勃先前拍摄的图像结合起来,欧洲航天局的赫歇尔空间天文台和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列望远镜可以为科学家提供关于恒星周围碎片带如何形成的更详细的视图。
韦伯还观察到一个被Gáspár称为“大尘埃云”的特征,在那里两个天体可能在外环相撞。这团云与哈勃在2008年发现的另一个可能是行星的特征是分开的,但进一步的观察表明,这个物体在2014年消失了,这意味着另一次碰撞只留下了尘埃。
恒星由气体和尘埃形成,然后一个被称为原行星盘的剩余物质环围绕恒星运行,行星就在那里诞生。圆盘的概念起源于18世纪晚期的天文学家伊曼努尔·康德和皮埃尔-西蒙·拉普拉斯。一旦行星在恒星周围形成,碎片带就会在行星的引力作用下形成。在带内,像小行星这样的物体相互撞击,产生更多的碎片和尘埃。
研究尘埃带可以帮助解开更多行星系统形成背后的秘密。
“北落师门周围的带有点像一本神秘小说:行星在哪里?”研究报告的合著者乔治·里克(George Rieke)在一份声明中说,他是图森亚利桑那大学天文学和行星科学的董事教授,也是韦伯中红外仪器在观测中使用的科学小组负责人。“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。”
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