詹姆斯·韦伯太空望远镜发现年轻恒星系统中的冷冻水

（蜘蛛网eeook.com）据美国国家航空航天局：冷冻水是否散布在其他恒星周围的系统中？天文学家早就预料到了这一点，部分是基于之前对其气态形式、水蒸气及其在我们太阳系中的存在的探测。

现在有了确凿的证据：研究人员利用美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜的光谱详细数据，证实了在一个围绕155光年外一颗类日恒星运行的尘埃碎片盘中存在结晶水冰。（水冰一词指定了它的组成，因为在太空中也观察到许多其他冷冻分子，如二氧化碳冰或“干冰”。）2008年，美国国家航空航天局退役的斯皮策太空望远镜的数据暗示了该系统中可能存在冷冻水。

“韦伯不仅明确地探测到了水冰，还探测到了结晶水冰，这种水冰也存在于土星环和太阳系柯伊伯带的冰体等位置，”这篇新论文的第一作者、马里兰州巴尔的摩约翰霍普金斯大学的助理研究科学家陈谢说。

韦布探测到的所有冷冻水都与整个圆盘上的细尘颗粒配对，就像它小小的“脏雪球”。研究结果于周三发表在《自然》杂志上。

几十年来，天文学家一直在等待这一明确的数据。“25年前，当我还是一名研究生时，我的导师告诉我碎片盘中应该有冰，但在韦伯之前，我们没有足够灵敏的仪器来进行这些观测，”合著者、巴尔的摩太空望远镜科学研究所的天文学家Christine Chen说。“最引人注目的是，这些数据看起来与望远镜最近对我们太阳系中柯伊伯带天体的其他观测结果相似。”

水冰是年轻恒星周围圆盘的重要成分，它严重影响了巨行星的形成，也可能由彗星和小行星等小天体输送到完全形成的岩石行星。现在，研究人员已经用韦伯探测到了水冰，他们为所有研究人员研究这些过程如何在许多其他行星系统中以新的方式发挥作用打开了大门。

类日恒星HD 181327及其周围碎片盘的图示。研究人员首次利用美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜证实，在围绕类日恒星运行的尘土飞扬的碎片盘中存在结晶水冰。韦伯探测到的所有冷冻水都与整个圆盘上的细尘颗粒配对。观测到的大部分水冰都位于最冷、距离恒星最远的地方。研究人员越靠近恒星，他们发现的水冰就越少。图像：美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、拉尔夫·克劳福德（STScI）

这颗恒星编号为HD 181327，比我们的太阳年轻得多。据估计，它的年龄为2300万年，而太阳更成熟的年龄为46亿年。这颗恒星的质量比太阳稍大，温度也更高，这导致它周围形成了一个稍大的系统。

韦布的观测证实，这颗恒星与其碎片盘之间存在明显的间隙，这是一个没有尘埃的广阔区域。在更远的地方，它的碎片盘类似于我们太阳系的柯伊伯带，在那里发现了矮行星、彗星和其他冰块和岩石（有时会相互碰撞）。数十亿年前，我们的柯伊伯带可能与这颗恒星的碎片盘相似。

“HD 181327是一个非常活跃的系统，”陈说。“它的碎片盘中有规律的、持续的碰撞。当这些冰体碰撞时，它们会释放出微小的尘埃水冰颗粒，这些颗粒的大小非常适合韦伯探测。”

水冰在整个系统中分布不均匀。大多数位于最冷、离恒星最远的地方。谢说：“碎片盘的外部区域由20%以上的水冰组成。”。

研究人员观察得越近，他们发现的水冰就越少。在碎片盘的中间，韦伯探测到大约8%的水冰。在这里，冷冻水颗粒的产生速度可能略快于其被破坏的速度。在离恒星最近的碎片盘区域，韦伯几乎没有探测到任何东西。这颗恒星的紫外线很可能蒸发了最近的水冰斑点。也有可能被称为星子的岩石在其内部“锁住”了韦伯无法探测到的冷冻水。

这个团队和更多的研究人员将继续在碎片盘中寻找和研究水冰，并在整个银河系中积极形成行星系统。谢说：“水冰的存在有助于促进行星的形成。”。“冰冷的物质最终也可能被‘输送’到类地行星，这些行星可能在这样的系统中形成数亿年。”

研究人员使用Webb的NIRSpec（近红外光谱仪）观察了HD 181327，该光谱仪对只能从太空检测到的极其微弱的尘埃颗粒非常敏感。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的空间科学天文台。韦伯正在解开太阳系的谜团，展望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。韦伯是美国国家航空航天局及其合作伙伴欧洲航天局和加拿大航天局领导的一个国际项目。