近日,科学家们在探索宇宙行星形成的奥秘上取得了重要进展,这一突破得益于韦伯太空望远镜的最新数据。长久以来,行星如何在宇宙中进化成多样化的世界一直是科学界亟待解答的关键问题之一。
回溯至2003年,哈勃太空望远镜曾观测到一颗据信是宇宙中最古老的行星,这颗巨大行星的年龄估计达到了惊人的130亿年。这一惊人发现随即引发了一系列疑问:在宿主恒星同样年轻且重元素含量稀少的情况下,这样的行星是如何形成的?要知道,重元素在行星形成过程中起着至关重要的作用。
现在,借助韦伯太空望远镜这一尖端空间天文台,科学家们得以深入研究附近星系中那些同样缺乏重元素的恒星。令人惊讶的是,他们发现这些恒星周围存在着行星形成的圆盘,而且这些圆盘的年龄甚至超过了银河系中年轻恒星周围的圆盘。这一发现颠覆了科学家们对早期宇宙中行星形成过程的传统认知。
欧洲空间研究与技术中心的研究员Guido De Marchi表示,韦伯望远镜的数据为哈勃望远镜之前的观测提供了有力佐证,迫使科学家们重新审视在年轻宇宙中模拟行星形成和早期演化的方法。De Marchi强调,这些新发现促使科学界不得不重新思考行星形成的传统理论。
在这项发表于《天体物理学杂志》的新研究中,科学家们重点观察了小麦哲伦星云中的恒星形成团NGC 346中的恒星。他们发现,即使是这些恒星中最古老的成员仍在吸积气体,并且周围似乎环绕着行星形成的圆盘。这一观测结果与哈勃望远镜在2000年代中期得出的结论相吻合,即数千万年前的恒星周围仍保留着形成行星的圆盘,而这些圆盘通常被认为在几百万年后就会消散。
研究小组在论文中指出,这些发现表明,在低金属丰度的环境中,恒星周围的行星圆盘寿命比以往想象的要长得多。科学家们推测,这种延长寿命的原因可能有两个:一是重元素的缺乏实际上有助于圆盘更好地抵抗恒星的辐射压力,从而延长了它们的存在时间;二是类日恒星由大型气体云形成,由于体积更大,这些气体云需要更长的时间才能消散。
国家科学基金会双子座天文台的首席科学家埃琳娜·萨比指出,恒星周围的物质越多,吸积过程持续的时间就越长。她解释说,这些圆盘需要十倍的时间才能消失,这一发现暗示了行星的形成机制以及在不同环境中可能存在的行星系统架构类型。萨比对这一发现表示了极大的兴奋和期待。
韦伯太空望远镜的近红外光谱仪(NIRSpec)仪器在这次观测中发挥了关键作用。与老式太空天文台的摄谱仪相比,NIRSpec能够同时观测100个目标,极大地提高了数据收集和发现的效率。去年,NIRSpec曾观测到附近一颗系外行星上的粉砂质云;今年早些时候,该仪器还被用来探测太空中的首个爱因斯坦Zig-Zag现象。
通过对古老和年轻的恒星形成区域进行观测,科学家们有望更深入地了解太阳系的起源。我们的太阳系大约已有46亿年的历史,而这些新的发现为我们揭开了早期宇宙中行星形成过程的神秘面纱。
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