NASA韦伯望远镜发现围绕微小褐矮星的神秘星盘

美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜上的 NIRCam 仪器拍摄的猎户座星云中心的红外图像。 插页显示的是哈勃太空望远镜在光学波段和韦伯太空望远镜在红外波段拍摄的两个微弱的原行星盘的放大图像。 在光学图像中，每个原行星盘的轮廓都被检测到，它被一个明亮的电离前沿所包围，这个电离前沿是由质量最大的恒星发出的强烈紫外线辐射所产生的。 从韦伯望远镜拍摄的红外图像中可以探测到位于每个盘中心的褐矮星。 韦伯望远镜上的近红外望远镜（NIRSpec）通过光谱分析确认了这些天体是褐矮星，因为它们的温度很低。 资料来源：NASA/ESA/CSA， Mark McCaughrean/ESA， Massimo Robberto/STScI/JHU， Kevin Luhman/Penn State， Catarina Alves de Oliveira/ESA

包括宾夕法尼亚州立大学天文学家在内的一个国际研究小组利用美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜进行了一项新的研究，揭示出哈勃最初探测到的一些螺旋体围绕着褐矮星，而褐矮星是一种类似恒星的天体，由于太小、太冷而无法进行氢聚变。 韦伯望远镜的新发现将帮助天文学家更好地了解褐矮星是如何形成的，它们与恒星和行星的关系，以及它们是否可能有自己的行星。

一篇描述观测结果的论文已被接受发表在Astrophysical Journal上。

宾夕法尼亚州立大学埃伯利科学学院天文学和天体物理学教授、研究小组组长凯文-卢曼（Kevin Luhman）说："恒星诞生于太空中巨大的气体和尘埃云中，这些气体和尘埃云的直径可达数光年，被称为星云。几十年来，天文学家一直怀疑，恒星在星云中凝聚后不久，行星就会在新生恒星周围的气体和尘埃盘中诞生，这种盘被称为前行星盘。"

哈勃太空望远镜在 1990 年发射后不久，通过对猎户座星云的观测，揭示了一些最清晰的原行星盘直接照片。 猎户座星云包含大约2000颗新生恒星，是距离太阳系最近的恒星形成星云之一，位于1300光年之外。

褐矮星在恒星形成过程中的作用

欧洲航天局科学运行开发部负责人、研究小组组长卡塔丽娜-阿尔维斯-德-奥利维拉（Catarina Alves de Oliveira）说："在猎户座这样的星云中诞生的一些天体质量太小，无法进行氢聚变，因此它们又冷又暗，不具备成为正式恒星的条件。这些缺乏核聚变的类恒星体被称为褐矮星。 问题是，我们能在猎户座的褐矮星周围找到原行星盘吗？"

褐矮星在 20 世纪 90 年代中期被发现后不久，天文学家就开始怀疑它们是否也可能蕴藏着原行星盘。 哈勃在 20 世纪 90 年代探测到的一些原行星盘似乎环绕着足以成为褐矮星的微弱天体，但它们缺乏必要的测量来证实它们具有褐矮星的低温，要进行这样的测量，需要一台更灵敏的红外望远镜。

美国宇航局的詹姆斯-韦伯太空望远镜于2021年12月发射升空，它是迄今为止功能最强大的红外望远镜，因此非常适合测量猎户座星云中可能是褐矮星的微弱天体的温度，其中包括哈勃30年前拍摄到的最微弱的褐矮星。

天文学家小组利用韦伯的近红外摄谱仪对猎户座中的一小部分褐矮星候选样本进行了红外光谱测量。 这些数据证实有20个天体的温度足以成为褐矮星，其中最小的天体的质量可能只有地球太阳的0.5%，或5木星质量。 另外两个天体的质量接近核聚变的最小质量--太阳质量的7.5%，因此尚不清楚它们是小型恒星还是大型褐矮星。 新的褐矮星样本包括哈勃在上世纪90年代探测到的两颗暗淡的褐矮星，它们是迄今为止发现的最冷和质量最小的两颗褐矮星。

卢曼说："就猎户座褐矮星而言，新的韦伯观测结果仅仅触及了表面。星云中包含了几百个可能是褐矮星的微弱天体，用韦伯望远镜对它们进行光谱分析的时机已经成熟。 未来用韦伯望远镜对猎户座的观测有可能发现更多褐矮星周围的托叶，并确定褐矮星存在的最小质量。 这些信息将帮助我们填补关于褐矮星如何形成及其与恒星和行星关系的知识空白。"

编译自/ScitechDaily