韦伯望远镜在银河系发现6颗无恒星系统的流浪行星

来自詹姆斯-韦伯太空望远镜对 NGC 1333 的光谱测量的新图像。图片来源：ESA/Webb、NASA & CSA、A. Scholz、K. Muzic、A. Langeveld、R. Jayawardhana

詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）发现了六个可能的"流浪世界"（robue worlds），其中包括有史以来发现的最轻、周围有尘埃盘的"流浪行星"，指质量类似行星，但不受任何恒星引力束缚的天体。

这些难以捉摸的天体提供了新的证据，证明孕育恒星的宇宙过程也可能在制造比木星稍大的天体方面发挥着共同的作用。

第一作者、约翰-霍普金斯大学天体物理学家亚当-兰格维尔德（Adam Langeveld）说："我们正在探索恒星形成过程的极限。如果有一个看起来像年轻木星的天体，它有没有可能在合适的条件下成为一颗恒星？这对于了解恒星和行星的形成都非常重要。"

詹姆斯-韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）对 NGC 1333 进行光谱巡天观测后得到的新宽视场马赛克图，其中三个新发现的自由浮游行星质量天体用绿色标记表示。图片来源：ESA/Webb、NASA & CSA、A. Scholz、K. Muzic、A. Langeveld、R. Jayawardhana

这些发现来自韦伯对英仙座约一千光年外的一个恒星形成星团--年轻星云NGC 1333进行的最深入观测。欧洲航天局（ESA）今天发布的一张新的巡天图像显示，NGC 1333闪耀着星际尘埃和云层的光芒。一篇详细描述此次观测发现的论文已被接受发表在《天文学杂志》上。

韦伯的数据表明，这些被发现的世界是质量比木星大5-10倍的气态巨行星。这意味着它们是迄今为止发现的质量最低的天体之一，其生长过程通常会产生恒星和褐矮星，这些天体介于恒星和行星之间，从未点燃氢聚变，随着时间的推移会逐渐消失。

约翰-霍普金斯大学教务长、天体物理学家、该研究的资深作者雷-贾亚瓦德哈纳（Ray Jayawardhana）说："我们利用韦伯望远镜在红外波段前所未有的灵敏度，搜寻年轻星团中最微弱的成员，试图解决天文学中的一个基本问题：一个天体能像恒星一样形成的程度有多轻？事实证明，像恒星一样形成的最小自由浮游天体与环绕附近恒星的巨大系外行星在质量上重叠。"

尽管这架望远镜具有足够的灵敏度来探测质量小于5个木星的天体，但它的观测结果却没有发现这样的天体。作者总结说，这有力地表明，任何比这一临界值更轻的恒星天体都更有可能以行星的方式形成。

"我们的观测结果证实，自然界产生行星质量天体至少有两种不同的方式--一种是气体和尘埃云的收缩，这是恒星形成的方式；另一种是年轻恒星周围的气体和尘埃盘，就像我们太阳系中的木星那样。"

最引人入胜的无恒星天体也是最轻的天体，估计质量为5个木星（相当于约1600个地球）。贾亚瓦德哈纳研究小组的博士后研究员兰格维尔德说，尘埃盘的存在意味着该天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天体旋转。

星盘也是行星形成的先决条件，这表明观测结果对潜在的"小型"行星也有重要影响。"那些质量与巨行星相当的微小天体本身可能能够形成自己的行星，"合著者、圣安德鲁斯大学天体物理学家亚历克斯-肖尔茨说。"这可能是一个微型行星系统的苗圃，其规模要比我们的太阳系小得多。"

天文学家们利用韦伯望远镜上的近红外反射光谱仪，测量了星团中被观测部分每个天体的红外光轮廓（或光谱），并重新分析了 19 个已知的褐矮星。他们还发现了一个新的带有行星质量伴星的褐矮星，这一罕见的发现对双星系统的形成理论提出了挑战。

贾亚瓦德哈纳说："很可能这样的一对天体是以双星系统的方式形成的，由云层在收缩过程中碎裂而成。大自然所产生的系统的多样性是非凡的，它促使我们完善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动力的核聚变所需的质量。它们也可能形成于恒星周围星盘中的气体和尘埃凝聚成类似行星的球体，最终可能由于与其他天体的引力相互作用而被抛出恒星系统。

这些自由漂浮的天体模糊了天体的分类，因为它们的质量与气态巨星和褐矮星重叠。尽管这类天体在银河系中被认为是罕见的，但新的韦伯数据显示，它们占目标星团中天体的10%左右。

在接下来的几个月里，研究小组将研究更多微弱天体的大气层，并将它们与较重的褐矮星和气态巨行星进行比较。他们还获得了在韦伯望远镜上研究带有尘埃盘的类似天体的时间，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。

编译自/ScitechDaily