宾夕法尼亚州立大学的天文学家正在利用美国宇航局詹姆斯韦伯太空望远镜的数据，结合理论模型，研究一个遥远的、充满辐射的原行星盘。根据宾夕法尼亚州立大学天文学家与国际团队合作开展的一项新研究，即使在强烈紫外线辐射的地区，行星形成所需的基本成分也能存活。

艺术家描绘的NGC 6357星云中一个巨大恒星形成区域的构想图，前景是行星形成盘XUE1。该区域被来自大质量恒星的强烈紫外线所笼罩，其中一颗恒星在左上角可见。一组研究人员利用詹姆斯·韦伯太空望远镜证明，即使在这种极紫外辐射环境中，行星形成的基本要素也可能存在。图片来源：Fortuna and Ramírez-Tannus 2023

科学家们利用美国宇航局的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）和先进的热化学模型，对原行星盘进行了研究。原行星盘是由围绕年轻恒星形成的尘埃和气体环，有可能发展成行星和其他天体。他们的研究重点关注的是银河系中最极端的环境之一。

该研究最近发表在《天体物理学杂志》上。

“长期以来，天文学家一直试图了解行星是如何在环绕年轻恒星的气体和尘埃旋转盘中形成的，”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博士后研究员、该研究的主要作者拜伦·波蒂拉-雷维洛(Bayron Portilla-Revelo)说道。“这些被称为原行星盘的结构是系外星系的诞生地，就像我们自己的太阳系一样，它形成于45亿年前。原行星盘通常形成于靠近大质量恒星的地方，这些恒星会发射大量的紫外线(UV)辐射，这可能会扰乱原行星盘并影响其形成行星的能力。虽然在附近恒星形成区域的原行星盘研究方面已经取得了重大进展，但这些区域缺乏更大质量、更常见的恒星孕育区所存在的强烈紫外线辐射。”

紫外线（UV）辐射是人眼无法看到的光，其能量比可见光更高。在地球上，紫外线会损害活细胞，造成从晒伤到皮肤癌等各种后果。在没有大气层保护的外太空，紫外线辐射的威力更大。

研究人员将研究重点放在一颗质量与太阳相似的年轻恒星上，名为XUE 1，它位于龙虾星云（NGC 6357）中，距离地球约5500光年。该星云包含20多颗大质量恒星，其中包括两颗银河系中最大的恒星，它们都释放出极强的紫外线辐射。在同一区域内，研究小组还发现了大约十几颗较小的年轻恒星，每颗都拥有原行星盘，都暴露在强烈的紫外线下。

研究人员结合詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测结果和复杂的天体化学模型，确定了XUE 1周围原行星盘中微小尘埃颗粒的成分，这些颗粒最终将生长形成岩石行星。他们发现，该行星盘包含足够的固体物质，可能形成至少10颗行星，每颗行星的质量都与水星相当。作者还确定了盘中先前探测到的各种分子的空间分布，包括水蒸气、一氧化碳、二氧化碳、氰化氢和乙炔。

“这些分子预计将有助于新兴行星大气的形成，”宾夕法尼亚州立大学天文学和天体物理学系研究教授、该研究的合著者康斯坦丁·盖特曼说。“探测到这些尘埃和气体储层表明，即使在极紫外辐射的环境中，行星形成的基本组成部分也可能存在。”

此外，由于詹姆斯·韦伯太空望远镜探测到的光线中缺乏某些作为紫外线辐射示踪剂的分子，研究小组推断原行星盘致密，其外围缺乏气体。它仅延伸至主恒星约10个天文单位（基于地球与太阳的平均距离测量），大致相当于太阳到土星的距离。研究小组认为，这种致密性可能是外部紫外线辐射侵蚀原行星盘外围区域的结果。

“这些发现支持了这样一种观点：即使恒星诞生盘暴露在强烈的外部辐射下，行星也会围绕恒星形成，”宾夕法尼亚州立大学杰出资深学者、天文学、天体物理学和统计学教授埃里克·费格尔森（Eric Feigelson）说道。“这有助于解释为什么天文学家发现行星系统在其他恒星周围非常普遍。”

研究人员表示，对XUE 1的研究代表着理解外部辐射对原行星盘影响的关键一步。它为未来利用太空和地面望远镜开展观测活动奠定了基础，旨在构建不同宇宙环境下行星形成的更全面图景。Portilla-Revelo表示，这项研究凸显了NASA詹姆斯·韦伯卫星天文台在探索行星形成复杂性方面的变革能力，并凸显了原行星盘在面对严峻环境挑战时的韧性。

编译自/scitechdaily