詹姆斯·韦伯太空望远镜寻找年轻恒星北落师门的小行星带 首次揭示从未见过的内带

这幅围绕年轻恒星北落师门的尘埃碎片盘的图像来自韦伯的中红外仪器(MIRI)。它揭示了从恒星向外延伸140亿英里(230亿公里)的三个嵌套带。韦伯首次揭示了以前从未见过的内带。版权:美国航天局、欧空局、加空局、A. Gáspár(亚利桑那大学)。图像处理:异教徒

（蜘蛛网eeook.com）据美国宇航局：天文学家使用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜对附近年轻恒星北落师门周围的温暖尘埃进行成像，以研究第一个在红外光下在太阳系外看到的小行星带。但令他们惊讶的是，这些尘埃结构比我们太阳系的小行星和柯伊伯尘埃带复杂得多。总的来说，有三个嵌套带从恒星延伸到140亿英里(230亿公里)；那是地球到太阳距离的150倍。最外层带的规模大约是我们太阳系的小天体和海王星之外的冷尘埃柯伊伯带规模的两倍。韦伯首次揭示了以前从未见过的内带。

这幅围绕年轻恒星北落师门的尘埃碎片盘的图像来自韦伯的中红外仪器(MIRI)。它揭示了从恒星向外延伸140亿英里(230亿公里)的三个嵌套带。韦伯首次揭示了以前从未见过的内带。左侧的标签表示个别特征。在右边，一个巨大的尘埃云被突出显示，并以两种红外波长显示出来:23和25.5微米。版权:美国航天局、欧空局、加空局、A. Gáspár(亚利桑那大学)。图像处理:异教徒

这些环带围绕着年轻的炽热恒星，肉眼可以看到它是南天鱼座中最亮的恒星。尘埃带是较大天体碰撞产生的碎片，类似于小行星和彗星，通常被称为“碎片盘”“我会把北落师门描述为在我们银河系其他地方发现的碎片盘的原型，因为它的成分与我们自己的行星系统中的成分相似，”图森亚利桑那大学的安德拉什·加斯帕尔说，他是描述这些结果的一篇新论文的主要作者。“通过观察这些环中的图案，我们实际上可以开始绘制一个行星系统应该是什么样子的草图——如果我们能够拍摄足够深的照片来看到可疑的行星的话。”

哈勃太空望远镜和赫歇尔太空天文台，以及阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)之前已经拍摄了最外层带的清晰图像。然而，他们都没有发现任何内部结构。韦伯第一次用红外光分辨出了内带。“韦伯真正擅长的地方是，我们能够从物理上解决这些内部区域尘埃的热发光。所以你可以看到我们以前从未见过的内带，”亚利桑那大学团队的另一名成员斯凯勒·沃尔夫说。

哈勃、阿尔玛和韦伯正联手收集一张恒星周围碎片盘的全景图。“利用哈勃和阿尔玛，我们能够对一系列柯伊伯带类似物进行成像，并且我们已经了解了大量关于外层圆盘如何形成和演化的信息，”沃尔夫说。“但我们需要韦伯让我们对其他地方的十几个小行星带进行成像。我们对这些圆盘内部温暖区域的了解，与哈勃和阿尔玛对外部寒冷区域的了解一样多。”

这些带很可能是由看不见的行星产生的引力切割而成的。类似地，在我们的太阳系中，木星控制着小行星带，柯伊伯带的内边缘由海王星塑造，外边缘可能由尚未见过的天体引导。随着韦伯拍摄更多的系统，我们将了解它们的行星结构。

北落师门的尘埃环是在1983年由美国宇航局的红外天文卫星(IRAS)观测发现的。这个环的存在也可以从以前的更长波长的观测中推断出来，这些观测使用了夏威夷莫纳克亚山上的亚毫米望远镜，美国宇航局的斯皮策太空望远镜和加州理工学院的亚毫米天文台。

"北落师门周围的环带有点像神秘小说:行星在哪里？"乔治·里克说，他是团队的另一名成员，也是韦伯中红外仪器(MIRI)的美国科学带头人，该仪器做出了这些观察。“我认为说这颗恒星周围可能有一个真正有趣的行星系统并不是一个很大的飞跃。”

“我们绝对没有想到第二个中间带和更广泛的小行星带会有更复杂的结构，”沃尔夫补充说。“这种结构非常令人兴奋，因为任何时候天文学家看到圆盘中的缺口和环，他们都会说，‘可能有一颗嵌入的行星塑造了这些环！’"

韦伯还拍摄了卡斯珀所谓的“大尘埃云”，这可能是两个原行星体在外环发生碰撞的证据。这与哈勃在2008年首次在外环内看到的疑似行星有所不同。随后的哈勃观测显示，到2014年该物体已经消失。一个看似合理的解释是，这个新发现的特征，像先前的一样，是两个冰体相互撞击产生的非常细小的尘埃粒子云。

围绕恒星的原行星盘的想法可以追溯到18世纪晚期，当时天文学家伊曼纽尔·康德和皮埃尔·西蒙·拉普拉斯独立地发展了一种理论，即太阳和行星是由旋转的气体云形成的，该气体云由于重力而坍塌并变平。随着行星的形成和原始气体在系统中的扩散，碎片盘在后来形成。它们表明，像小行星这样的小天体正在灾难性地碰撞，并将它们的表面粉碎成巨大的尘埃和其他碎片云。对它们尘埃的观察为系外行星系统的结构提供了独特的线索，一直到地球大小的行星，甚至小行星，它们太小了，无法单独观察。

该小组的研究结果发表在《自然天文学》杂志上。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的太空科学天文台。北落师门观测利用了中红外仪器(MIRI)，该仪器由美国航天局和欧空局(欧洲航天局)提供，由国家资助的欧洲研究所财团(MIRI欧洲财团)和美国航天局喷气推进实验室与亚利桑那大学合作设计和制造。韦伯将解开我们太阳系的谜团，探索其他恒星周围的遥远世界，探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。Webb是一个国际项目，由NASA及其合作伙伴ESA和加拿大航天局领导。