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韋伯望遠鏡觀測到新影像 3條碎片帶環繞北落師門

2023/5/9 14:28(5/9 20:37 更新)
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科學家8日公布韋伯太空望遠鏡的觀測影像,顯示恆星北落師門周圍有3個由塵埃組成的碎片同心環。(NASA, ESA, CSA/Handout via 路透社)
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(中央社華盛頓8日綜合外電報導)最近數十年,偵測到太陽系外有行星圍繞著不同恆星運行的許多景象,都令人振奮不已,但若省略掉像是繞著太陽運轉的碎片帶,便無法為恆星周圍的複雜架構提供完整面貌。

路透社報導,科學家今天公布韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)的觀測影像,顯示銀河系的明亮恆星北落師門(Fomalhaut)周圍有類似特徵的新細節,觀測到有3個由塵埃組成的碎片同心環,圍繞著北落師門恆星運轉,提供了迄今關於太陽系外這類結構的最完整景象。

北落師門是我們夜空中最明亮的恆星之一,也是南魚座(Piscis Austrinus)中最亮的恆星,位於距地球25光年處。一光年是光在真空中行走一年的距離,約為9.5兆公里。

天文學家最初是在1983年發現北落師門周圍有一個碎片帶。韋伯太空望遠鏡觀測到有另兩個碎片環靠近北落師門,靠近內側的較為明亮,中間那環比較狹窄。

這3條碎片帶似乎都充斥著稱為星子(planetesimals)的物體,其中有些據信是在恆星系統的歷史初期一同形成行星,其他則是維持在像小行星與彗星的碎片狀態。

這項研究報告刊登於「自然天文學」(Nature Astronomy)期刊,亞利桑那大學(University of Arizona)天文學家、報告主筆蓋斯巴(Andras Gaspar)說:「跟我們的太陽系很像,其他行星系也有小行星與彗星岩屑盤存在,這是行星形成時代所遺留的星子,經碰撞相互作用持續磨成微米大小的粒子。」

北落師門的亮度比太陽亮超過16倍,體積是太陽的近兩倍大,年齡約4億4000萬年,不到太陽的1/10,但可能已走到壽命的近一半。

這3條相互嵌套的碎片帶從北落師門往外延伸230億公里,約為地球到太陽距離的150倍長。

研究人員尚未在北落師門周圍發現任何行星,但他們懷疑這些碎片帶是受到未看到的行星的引力牽引而形成。我們的太陽系有兩條這類碎片帶,一個位於岩石行星火星與氣態巨行星木星之間的主小行星帶,另一個位於冰態巨行星海王星以外的古柏帶(Kuiper belt)。

太陽系中最大行星木星產生的引力影響,形成了主小行星帶。古柏帶的內側邊緣有矮行星冥王星與鬩神星(Eris)還有形形色色的冰冷物體,是由最外側的行星海王星形塑而成。

韋伯太空望遠鏡2021年發射升空,從去年開始蒐集資料,今天公布的觀測影像是使用中紅外線儀器(Mid-InfraRed Instrument)發現的。

亞利桑那大學斯圖爾德天文台(Steward Observatory)天文學家、研究報告共同作者沃爾夫(Schuyler Wolff)說,「到目前為止,幾乎所有已解析的岩屑盤影像,都是類似太陽系古柏帶寒冷外部區域的影像」,像是北落師門的外帶(outer belt)。

沃爾夫說,中紅外線儀器現在可以解析類似我們的主小行星帶構成材質、溫度相對較高的碎片帶照片。

研究這些碎片帶可讓人深入了解行星的起源。沃爾夫說:「行星會在環繞年輕恆星四周的原始恆星盤(primordial disk)內形成,要理解這個行星形成程序,需對原始恆星盤如何形成與演化有完整了解。」

沃爾夫又說:「至於原始恆星盤的塵埃如何合併形成行星胚胎、以及行星大氣如何形成等,目前還有許多尚未回答的問題。岩屑盤是行星形成程序遺留的殘骸,它們的構造可為潛在的行星數量與不斷變化的歷史提供寶貴線索。」(譯者:張曉雯/核稿:劉文瑜)1120509

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