韦伯望远镜在六个新的流浪世界中发现更多恒星诞生的线索

Josiah01

詹姆斯韦伯太空望远镜发现了六个疑似流浪行星，即质量与行星相当但不受任何恒星引力束缚的天体，其中包括迄今为止发现的最轻的一颗行星，其周围有一个尘埃盘。
这些难以捉摸的物体提供了新的证据，表明诞生恒星的相同宇宙过程可能也在形成仅比木星稍大的物体方面发挥了共同的作用。
“我们正在探索恒星形成过程的极限，”约翰霍普金斯大学天体物理学家、主要作者亚当·兰格维尔德说。“如果你有一个看起来像年轻木星的物体，那么在适当的条件下，它有可能成为一颗恒星吗？这是理解恒星和行星形成的重要背景。”
这一发现来自韦伯对年轻星云 NGC1333 的最深入调查，该星云是英仙座中距离我们约一千光年的恒星形成星团。欧洲航天局今天发布的一张调查新图像显示，NGC1333 星云闪闪发光，星际尘埃和云层呈现出戏剧性的景象。一篇详细介绍调查结果的论文已被《天文学杂志》接受发表。
韦伯的数据表明，这些发现的行星是气态巨行星，质量是木星的 5 到 10 倍。这意味着，它们是迄今为止发现的质量最小的天体之一，它们形成的过程通常会产生恒星和棕矮星，这些天体跨越恒星和行星之间的边界，永远不会点燃氢聚变，并会随着时间的推移而消亡。
“我们利用韦伯在红外波长范围内前所未有的灵敏度来搜寻年轻星团中最暗的成员，试图解决天文学的一个基本问题：物体能轻到什么程度才能形成恒星？”约翰霍普金斯大学教务长、天体物理学家、这项研究的资深作者雷·贾亚瓦德哈纳 (Ray Jayawardhana) 说。“事实证明，形成恒星的最小自由漂浮物体的质量与围绕附近恒星旋转的巨型系外行星的质量重叠。”
尽管望远镜具有足够的灵敏度来探测此类天体，但其观测结果并未发现质量低于 5 个木星的天体。作者总结道，这有力地表明，任何质量低于这一阈值的恒星天体都更有可能像行星一样形成。
“我们的观察证实，大自然至少以两种不同的方式产生行星质量的物体 - 即通过气体和尘埃云的收缩，即恒星的形成方式，以及通过围绕年轻恒星的气体和尘埃盘，就像我们太阳系中的木星一样，” Jayawardhana 说。
在这些无星物体中，最令人感兴趣的也是最轻的，估计质量为 5 个木星（约 1,600 个地球）。Jayawardhana团队的博士后研究员 Langeveld 说，尘埃盘的存在意味着该物体几乎肯定是像恒星一样形成的，因为在恒星形成的早期阶段，太空尘埃通常会围绕中心物体旋转。
圆盘也是行星形成的先决条件，这表明这些观测结果可能对潜在的“微型”行星具有重要意义。
“这些质量堪比巨行星的微小物体本身可能能够形成自己的行星，”论文合著者、圣安德鲁斯大学天体物理学家阿列克斯·舒尔茨 (Aleks Scholz) 表示。“这可能是一个微型行星系统的摇篮，其规模比我们的太阳系小得多。”
天文学家利用韦伯望远镜上的 NIRISS 仪器测量了星团观测部分中每个物体的红外光轮廓（或光谱），并重新分析了 19 颗已知的棕矮星。他们还发现了一颗新的棕矮星，它有一个行星质量的伴星，这一罕见的发现对双星系统形成理论提出了挑战。
“这种双星系统很可能像双星系统一样，由收缩时分裂的云形成，”贾亚瓦德哈纳说。“大自然所创造的系统多样性令人惊叹，促使我们改进恒星和行星的形成模型。”
流浪世界可能起源于坍缩的分子云，这些分子云缺乏为恒星提供能量的核聚变所需的质量。它们也可能形成于恒星周围盘中的气体和尘埃聚结成行星状球体时，这些球体最终被抛出其恒星系统，这可能是由于与其他天体的引力相互作用。
这些自由漂浮的物体模糊了天体的分类，因为它们的质量与气态巨星和棕矮星重叠。尽管这样的物体在银河系中被认为是罕见的，但韦伯的新数据显示，它们占目标星团天体的 10% 左右。
在接下来的几个月里，该团队将研究更多暗淡天体的大气层，并将它们与更重的棕矮星和气态巨行星进行比较。他们还将利用韦伯望远镜研究类似的带有尘埃盘的天体，以探索形成类似木星和土星众多卫星的微型行星系统的可能性。
其他作者包括里斯本大学的 Koraljka Mužić 和 Daniel Capela；蒙特利尔大学的 Loïc Albert、René Doyon 和 David Lafrèniere；约翰霍普金斯大学的 Laura Flagg；德克萨斯大学奥斯汀分校的 Matthew de Furio；赫茨伯格天文与天体物理研究中心的 Doug Johnstone；以及密歇根大学安娜堡分校的 Michael Meyer。