木星是巨大的，有一半的斯韋光，它的伯太衛(wèi)星木衛(wèi)一在前景中，明顯更小?？胀▓D片來(lái)源：uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局/約翰斯·霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室/西南研究所/戈達(dá)德太空飛行中心）
（神秘的遠(yuǎn)鏡地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（Monisha Ravisetti）：可以說(shuō)，我們太陽(yáng)系最令人困惑的入挖方面之一是，并不是掘氣每個(gè)行星都像地球一樣是一塊漂亮、堅(jiān)固的體行巖石。有些實(shí)際上幾乎完全是奧秘由氣體制成的。你不能完全“站”在木星上的詹姆正深任何地方，除非你設(shè)法一路穿過(guò)木星的斯韋氣體層，在到達(dá)橙色條紋的伯太世界潛在的巖石核心之前，在不真實(shí)的空望壓力下幸存下來(lái)。這聽(tīng)起來(lái)并不理想。遠(yuǎn)鏡
即使是入挖科幻電子游戲的創(chuàng)作者有時(shí)也很難描繪穿越其中一個(gè)世界的感覺(jué)。在Xbox游戲《星際爭(zhēng)霸》中獲得免費(fèi)統(tǒng)治權(quán)后，我想做的第一件事就是讓我的飛船降落在模擬的海王星上，看看會(huì)發(fā)生什么。游戲不允許這樣做。不用說(shuō)，對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，巨大氣體球體的奧秘也是一個(gè)非常有趣的問(wèn)題?，F(xiàn)在他們有了詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡令人難以置信的強(qiáng)大紅外眼，他們正在把太空儀器放在這個(gè)盒子上。
就在上周，一個(gè)團(tuán)隊(duì)宣布，由于JWST，他們可能會(huì)對(duì)氣態(tài)巨行星形成的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行一些更新。更具體地說(shuō)，研究人員表示，他們已經(jīng)開(kāi)始在回答氣體巨星在宿主恒星周?chē)纬啥嚅L(zhǎng)時(shí)間才能使這些恒星周?chē)乃袣怏w消失的問(wèn)題上取得進(jìn)展。
簡(jiǎn)短的答案是，不是很長(zhǎng)——但整個(gè)故事要微妙得多。
該團(tuán)隊(duì)使用JWST來(lái)探測(cè)所謂的“圓盤(pán)風(fēng)”（有點(diǎn)令人困惑）。這并不是你想象中的風(fēng)。相反，它指的是氣體離開(kāi)恒星周?chē)鷪A盤(pán)的過(guò)程。這個(gè)“圓盤(pán)”將充滿(mǎn)不同類(lèi)型的物質(zhì)，有可能產(chǎn)生行星。因此，它被稱(chēng)為“原行星盤(pán)”
“我們知道它們的存在，它們可能在盤(pán)面演化中發(fā)揮重要作用，”新的盤(pán)面風(fēng)分析的主要作者、亞利桑那大學(xué)月球和行星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家納曼·巴賈杰說(shuō)，告訴Space.com。“我們不知道的是潛在的物理現(xiàn)象，以及由此損失的質(zhì)量。這些是回答我們關(guān)于其影響的所有問(wèn)題的關(guān)鍵?！?br>這樣的圓盤(pán)也會(huì)包括非氣態(tài)的碎片，就像隨著時(shí)間的推移可以聚集在一起形成巖石行星的塵埃一樣。事實(shí)上，人們認(rèn)為地球就是這樣形成的。
巴賈杰說(shuō)：“關(guān)于這個(gè)名字，我只能懷疑是因?yàn)樗摹俣?。”。他解釋說(shuō)，該團(tuán)隊(duì)研究的圓盤(pán)風(fēng)似乎以每秒10至15公里（6至9英里）的速度移動(dòng)。另一方面，快速移動(dòng)的氣體模式通常被稱(chēng)為“噴流”。它們的速度可以超過(guò)每秒100公里（62英里）。
盡管Bajaj和其他研究人員沒(méi)有就氣體行星在原行星盤(pán)氣體完全耗盡之前可能需要形成多長(zhǎng)時(shí)間得出最終的、得到嚴(yán)格證實(shí)的答案，但他確實(shí)根據(jù)自己的計(jì)算提供了一個(gè)大致的答案。他估計(jì)：“考慮到這個(gè)圓盤(pán)中的氣體質(zhì)量，假設(shè)氣體將以我們發(fā)現(xiàn)的恒定速度離開(kāi)——大約每年一個(gè)月球質(zhì)量——大約需要10萬(wàn)年?！?。
是的，這聽(tīng)起來(lái)像是一段很長(zhǎng)的時(shí)間。但是，正如巴賈杰所強(qiáng)調(diào)的，從天文學(xué)的角度來(lái)看，這是一個(gè)非常短的時(shí)間尺度：“原行星盤(pán)的壽命大約為500萬(wàn)至1000萬(wàn)年！”
如何查找空間磁盤(pán)
處理盤(pán)風(fēng)運(yùn)動(dòng)的第一步就是簡(jiǎn)單地找到一個(gè)盤(pán)風(fēng)主題。當(dāng)然，要找到一個(gè)圓盤(pán)風(fēng)的主題，你需要找到一個(gè)原行星盤(pán)。
我們的太陽(yáng)系不適用于這種分析，因?yàn)槲覀兯械男行嵌际峭暾摹鈶B(tài)行星。因此，該團(tuán)隊(duì)的圓盤(pán)風(fēng)目標(biāo)最終與一顆年輕的低質(zhì)量恒星T Cha周?chē)膱A盤(pán)有關(guān)。老實(shí)說(shuō)，這是一個(gè)超級(jí)有趣的明星本身。這個(gè)閃閃發(fā)光的天體距離地球約350光年，已知其圓盤(pán)中有一個(gè)很大的塵埃間隙。這個(gè)灰塵間隙正是它聽(tīng)起來(lái)的樣子。
Bajaj說(shuō)：“這些間隙被認(rèn)為是行星在繞恒星運(yùn)行時(shí)消耗掉所有物質(zhì)而產(chǎn)生的。”。
因此，這樣的差距表明，這顆恒星周?chē)_實(shí)有萌芽的行星，而且年齡足夠大，這些新生的行星有時(shí)間吃掉一些圓盤(pán)本身。巴賈杰說(shuō)：“我們也把這稱(chēng)為過(guò)渡階段。”?！八趶脑行潜P(pán)過(guò)渡到更像太陽(yáng)系的結(jié)構(gòu)?！贝送猓珺ajaj解釋說(shuō)，之前的地面觀測(cè)表明，該盤(pán)中存在氖，這基本上標(biāo)志著該盤(pán)的氣體是如何緩慢排出的。稍后會(huì)有更多內(nèi)容。
因此，一個(gè)優(yōu)秀的椎間盤(pán)學(xué)科就在眼前。下一步是開(kāi)始進(jìn)行一些觀察，看看T Cha周?chē)l(fā)生了什么。
是時(shí)候追蹤一些霓虹燈了。

這是一張年輕恒星T Cha周?chē)鷧^(qū)域的可見(jiàn)光寬視場(chǎng)圖像，由通過(guò)紅藍(lán)濾鏡拍攝的照片創(chuàng)建，是數(shù)字化巡天2號(hào)的一部分。（圖片來(lái)源：uux.cn/ESO和數(shù)字化巡天2。鳴謝：Davide De Martin）
氣態(tài)貴族
氖是一種稀有氣體，是一類(lèi)由具有完全填充的外電子殼層或價(jià)殼層的原子表示的元素。簡(jiǎn)單地說(shuō)，由于價(jià)殼層的特性，這些氣體是非常不活潑的。然而，如果暴露在足夠高的溫度下，它們?nèi)匀挥锌赡苁テ渲幸粋€(gè)外層電子。如果發(fā)生這種情況，氣體就會(huì)被“電離”或帶電。
因?yàn)殡娮訋в胸?fù)電荷，失去一個(gè)負(fù)電荷會(huì)使以前中性的原子變得更正一些。獲得額外的電子同樣會(huì)使先前中性的原子變得更負(fù)。但是，對(duì)天文學(xué)家來(lái)說(shuō)，重要的是，當(dāng)宇宙中的某個(gè)地方發(fā)生這種電離時(shí)，會(huì)留下一個(gè)可以被他們的設(shè)備跟蹤的信號(hào)。其中包括詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡。
而且，正如Bajaj所解釋的，霓虹燈的特征對(duì)于圓盤(pán)風(fēng)跟蹤來(lái)說(shuō)特別特別。
首先，一些氣體更有可能存在于原行星盤(pán)中。輕便的霓虹燈就是其中之一。Bajaj解釋道：“對(duì)于較重的稀有氣體，它們的豐度非常低，所以我們看不到它們?！?。
第二，不同元素的電離情況不同。有時(shí)，需要一個(gè)非常高的溫度才能將電子從原子上踢出；其他時(shí)候，電子更愿意退出，并且在較低的溫度下退出。
Bajaj說(shuō)：“氦比任何一種（稀有氣體）都要豐富得多，它被電離的溫度要求要高得多。”。
然而，另一方面，氖會(huì)在更溫和的溫度要求下噴出一個(gè)電子——這就是為什么該團(tuán)隊(duì)專(zhuān)門(mén)尋找氖發(fā)射線(xiàn)，以觀察氣體在T Cha原行星盤(pán)內(nèi)是如何演化的。簡(jiǎn)而言之，他們找到了兩個(gè)。
“當(dāng)我們第一次看到光譜時(shí)——我研究生院的第一周——我們看到兩條霓虹燈都在蓬勃發(fā)展！”Bajaj說(shuō)道，并補(bǔ)充道，其中一條線(xiàn)實(shí)際上以前從未在T Cha周?chē)吹竭^(guò)?！巴ㄟ^(guò)JWST觀察，我們發(fā)現(xiàn)霓虹燈來(lái)自離恒星更遠(yuǎn)的地方?！?br>巴賈杰說(shuō)：“我花了好幾個(gè)月的時(shí)間試圖從圖像中弄清楚我們是否能看到霓虹燈的發(fā)射結(jié)構(gòu)；這非常困難。”。他解釋說(shuō)，他花了大約八個(gè)月的時(shí)間才從JWST的圖像中確認(rèn)該結(jié)構(gòu)確實(shí)存在。
但這還不是全部。有一個(gè)驚喜。

這幅藝術(shù)家的插圖描繪了氣體離開(kāi)新生的行星形成盤(pán)的樣子。（圖片來(lái)源：uux.cn/ESO/M.Kornmesser）
Bajaj說(shuō)，除了霓虹燈線(xiàn)，研究小組還發(fā)現(xiàn)了一條非常強(qiáng)的氬線(xiàn)。盡管以前在一些原行星盤(pán)中看到過(guò)這樣的氬線(xiàn)，但沒(méi)有一個(gè)看起來(lái)如此強(qiáng)烈。
然后，又是一個(gè)驚喜。
Bajaj說(shuō)：“我們一直認(rèn)為我們有兩條氖發(fā)射線(xiàn)和一條氬發(fā)射線(xiàn)，但有一天天氣好，我在瀏覽光譜時(shí)發(fā)現(xiàn)我們有另一條氬線(xiàn)。”?！斑@比其他比賽弱得多，所以我們錯(cuò)過(guò)了很長(zhǎng)一段時(shí)間。”
“我們意識(shí)到這是我們第一次在任何原行星盤(pán)中看到這條線(xiàn)！”他補(bǔ)充道。“一些資深研究人員認(rèn)為這永遠(yuǎn)不可能做到，但經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的一些更嚴(yán)格的測(cè)試，我們證實(shí)我們已經(jīng)做到了?！?br>我們?cè)摵稳ズ螐模?br>巴賈杰重申的一個(gè)重要觀點(diǎn)是，該團(tuán)隊(duì)的新結(jié)果實(shí)際上是在進(jìn)一步了解氣體行星令人費(fèi)解的本質(zhì)的宏偉進(jìn)程中邁出的一小步，盡管這一步至關(guān)重要。這些奇怪的氣體球體是從哪里來(lái)的？他們的建筑似乎很難與之抗衡。
這項(xiàng)新工作不僅加強(qiáng)了之前在這一領(lǐng)域進(jìn)行的許多觀察（事實(shí)上，其中一些觀察是由巴賈杰的合著者領(lǐng)導(dǎo)的），而且還為未來(lái)廣泛的迷人研究打開(kāi)了大門(mén)。例如，有了這些盤(pán)風(fēng)的細(xì)節(jié)，該研究的合著者、荷蘭萊頓大學(xué)的博士后研究員Andrew Sellek隨后發(fā)表了一篇論文，概述了模擬結(jié)果，表明盤(pán)風(fēng)過(guò)程是由光蒸發(fā)驅(qū)動(dòng)的。
冒著過(guò)于簡(jiǎn)單化的風(fēng)險(xiǎn)，在這種情況下，光蒸發(fā)是指恒星加熱其周?chē)鷪A盤(pán)中氣體的能量，然后迫使氣體擴(kuò)散到太空中。巴賈杰說(shuō)：“就像地球上的水是如何蒸發(fā)的?！薄?shí)際上，Sellek的論文最近被《天文學(xué)雜志》接受發(fā)表；預(yù)打印可在此處查看。
好吧，在這一點(diǎn)上，我可能有點(diǎn)沉思，但在深入了解了圓盤(pán)風(fēng)的動(dòng)力學(xué)之后，我忍不住想一想這個(gè)主題有多令人滿(mǎn)意。這幾乎就像碎片簡(jiǎn)單地落在了合適的位置。
例如，由于氣體離開(kāi)原行星盤(pán)的方式，確實(shí)一旦氣體消失，只有巖石行星才能形成。氣體世界，尤其是氣態(tài)巨星，更有可能出現(xiàn)在行星系統(tǒng)的外部區(qū)域。原行星盤(pán)的外部區(qū)域往往有更普遍的質(zhì)量，因此導(dǎo)致整體上有更大質(zhì)量的行星，其中包括木星式的氣態(tài)巨星。此外，主持人本身也有發(fā)言權(quán)。
Bajaj說(shuō)：“離恒星很近的巖石行星（像水星）將很少或沒(méi)有大氣層，因?yàn)樗鼘⒈惶?yáng)的高能光子剝離——類(lèi)似于光蒸發(fā)?！?。“對(duì)于氣態(tài)巨星來(lái)說(shuō)，如果它們碰巧在恒星附近形成，它們有可能在氣體和太陽(yáng)能量之間找到平衡?！?br>最后，盡管在這一點(diǎn)上說(shuō)得很老套，但所有這些都證明了詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在多大程度上改變了我們對(duì)宇宙的理解。它的紅外靈敏度無(wú)疑是巨大的，但它的許多發(fā)現(xiàn)都?xì)w功于已經(jīng)可以建立的大量工作——幫助科學(xué)家確定JWST應(yīng)該在哪里尋找的論文庫(kù)。
巴賈杰說(shuō)：“我們確實(shí)站在巨人和巨型望遠(yuǎn)鏡的肩膀上?！?。
這項(xiàng)研究于3月4日發(fā)表在《天文學(xué)雜志》上。

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