圖片:SZ Chamaeleontis原行星盤(藝術(shù)家概念)
在這個(gè)藝術(shù)家的概念中，年輕的跟隨恒星SZ Chamaeleontis (SZ Cha)被一個(gè)具有形成行星系統(tǒng)潛力的塵埃和氣體圓盤所包圍。在行星、霓虹衛(wèi)星和小行星形成之前，燈走我們的向行星形新思太陽(yáng)系曾經(jīng)看起來(lái)像這樣。原始成分，詹姆包括地球上的斯韋生命，存在于太陽(yáng)的伯太原行星盤中。SZ Cha發(fā)出多種波長(zhǎng)的空望輻射，蒸發(fā)著圓盤。遠(yuǎn)鏡在物質(zhì)盤完全蒸發(fā)之前，跟隨行星正在與時(shí)間賽跑形成。美國(guó)國(guó)家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡觀察到了圓盤中的典型情況——它主要受到X射線的轟擊。然而，當(dāng)美國(guó)國(guó)家航空航天局的斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡在2008年觀察這個(gè)圓盤時(shí)，它看到了一個(gè)不同的場(chǎng)景，由極紫外(EUV)光主導(dǎo)，由圓盤中一種特定類型的氖的存在指示。這些差異是顯著的，因?yàn)樾行菍⒂懈嗟臅r(shí)間從EUV主導(dǎo)的圓盤中形成。天文學(xué)家正在調(diào)查韋伯和斯皮策讀數(shù)之間差異的原因，并認(rèn)為這可能是由于強(qiáng)風(fēng)的存在(或不存在)，當(dāng)風(fēng)活躍時(shí)，會(huì)吸收EUV，留下X射線撞擊圓盤。圖像：uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐空局、加空局、Ralf Crawford (STScI)
斯皮策和韋伯之間氖讀數(shù)的差異表明，到達(dá)圓盤的高能輻射發(fā)生了前所未有的變化，最終導(dǎo)致其蒸發(fā)，限制了行星形成的時(shí)間。
“我們是怎么到這里的？這真的回到了那個(gè)大問(wèn)題，SZ Cha是同一類型的年輕恒星，T-Tauri星，就像我們的太陽(yáng)在45億年前太陽(yáng)系誕生時(shí)一樣，”馬薩諸塞州波士頓大學(xué)的天文學(xué)家Catherine Espaillat說(shuō)，他領(lǐng)導(dǎo)了2008年的Spitzer觀測(cè)和新發(fā)表的Webb結(jié)果。“地球的原材料，以及最終的生命，存在于太陽(yáng)形成后圍繞太陽(yáng)的物質(zhì)盤中，因此研究這些其他年輕系統(tǒng)是我們能夠回到過(guò)去看看我們自己的故事是如何開始的。”
科學(xué)家用氖作為指示器，來(lái)顯示有多少和什么類型的輻射正在撞擊和侵蝕恒星周圍的圓盤。當(dāng)斯皮策在2008年觀測(cè)SZ Cha時(shí)，它看到了一個(gè)異常值，其氖讀數(shù)不同于任何其他年輕的T-Tauri圓盤。不同之處在于檢測(cè)到了氖III，這種物質(zhì)在被高能X射線撞擊的原行星盤中通常很少見(jiàn)。這意味著SZ Cha盤中的高能輻射來(lái)自紫外線，而不是X射線。除了是50-60個(gè)年輕恒星盤樣本中唯一的古怪結(jié)果之外，紫外線與X射線的差異對(duì)恒星盤及其潛在行星的壽命也很重要。
圖片:原行星盤中的氖氣
來(lái)自美國(guó)國(guó)家航空航天局的詹姆斯·韋伯和斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡的對(duì)比數(shù)據(jù)顯示，圍繞恒星SZ Cha(SZ Cha)的圓盤在短短15年內(nèi)發(fā)生了變化。2008年，斯皮策探測(cè)到重要的氖III，使得SZ Cha在類似的年輕原行星盤中顯得異常。然而，當(dāng)Webb在2023年跟進(jìn)SZ Cha時(shí)，氖II與III的比例在典型水平內(nèi)。所有這些都很重要，因?yàn)樵行潜P是未來(lái)行星系統(tǒng)的組成部分——這些潛在的行星正在與時(shí)間賽跑。天文學(xué)家使用氖作為主要輻射擊中圓盤并導(dǎo)致其蒸發(fā)的指示器。當(dāng)極紫外光占優(yōu)勢(shì)時(shí)，氖III較多。這是斯皮策在2008年觀察到的不同尋常的情況。通常情況下，一個(gè)圓盤受X射線輻射支配，這使得圓盤蒸發(fā)得更快，留給行星形成的時(shí)間更少。研究人員認(rèn)為，氖探測(cè)中的巨大差異是風(fēng)的結(jié)果，當(dāng)風(fēng)存在時(shí)，會(huì)吸收紫外線并留下X射線來(lái)?yè)舸驁A盤。他們將繼續(xù)利用韋布來(lái)尋找其他圓盤條件變化的例子，努力更好地理解行星系統(tǒng)如何圍繞類太陽(yáng)恒星發(fā)展。圖像：uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐空局、加空局、Ralf Crawford (STScI)
“行星基本上是在與時(shí)間賽跑，在它蒸發(fā)之前在盤中形成，”研究小組的另一位天文學(xué)家，波士頓大學(xué)的Thanawuth Thanathibodee解釋說(shuō)。“在發(fā)展系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模型中，與蒸發(fā)主要由X射線引起的情況相比，極紫外輻射允許行星的形成多100萬(wàn)年。”
因此，當(dāng)Espaillat的團(tuán)隊(duì)返回與Webb一起研究SZ Cha時(shí)，它已經(jīng)是一個(gè)相當(dāng)大的謎，只是發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的驚喜:不尋常的氖III信號(hào)幾乎消失了，表明X射線輻射的典型優(yōu)勢(shì)。
研究小組認(rèn)為，SZ Cha系統(tǒng)中氖信號(hào)的差異是可變風(fēng)的結(jié)果，當(dāng)存在時(shí)，會(huì)吸收紫外光，并留下X射線來(lái)?yè)舸驁A盤。該小組說(shuō)，在一個(gè)新形成的充滿活力的恒星系統(tǒng)中，風(fēng)是常見(jiàn)的，但在一個(gè)安靜無(wú)風(fēng)的時(shí)期捕捉到該系統(tǒng)是可能的，這正是斯皮策碰巧做到的。
“斯皮策和韋伯的數(shù)據(jù)都很出色，所以我們知道這一定是我們?cè)赟Z Cha系統(tǒng)中觀察到的新東西——這是短短15年內(nèi)條件的重大變化，”荷蘭萊頓大學(xué)的合著者Ardjan Sturm補(bǔ)充道。
Espaillat的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)計(jì)劃用Webb和其他望遠(yuǎn)鏡對(duì)SZ Cha進(jìn)行更多的觀測(cè)，以揭開它的神秘面紗。“在多種波長(zhǎng)的光，如X射線和可見(jiàn)光中研究SZ Cha和其他年輕系統(tǒng)，以發(fā)現(xiàn)我們發(fā)現(xiàn)的這種可變性的真實(shí)性質(zhì)，這將是非常重要的，”波士頓大學(xué)的合著者Caeley Pittman說(shuō)。“在許多年輕的行星系統(tǒng)中，由極端紫外線輻射主導(dǎo)的短暫寧?kù)o期可能很常見(jiàn)，但我們只是未能捕捉到它們。”
“宇宙再次向我們表明，它的方法沒(méi)有一個(gè)像我們希望的那樣簡(jiǎn)單。我們需要重新思考，重新觀察，收集更多的信息。我們會(huì)跟著霓虹燈走，”Espaillat說(shuō)。
這項(xiàng)研究已經(jīng)被《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》接受發(fā)表。
詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡是世界上首屈一指的太空科學(xué)天文臺(tái)。韋伯正在解開我們太陽(yáng)系的謎團(tuán)，觀察其他恒星周圍的遙遠(yuǎn)世界，探索我們宇宙的神秘結(jié)構(gòu)和起源以及我們?cè)谄渲械奈恢谩ebb是由NASA及其合作伙伴ESA(歐洲航天局)和加拿大航天局領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)國(guó)際計(jì)劃。
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