詹姆斯·韦伯望远镜捕捉到的新世界的诞生 _世界

韦伯对行星形成盘IRAS 04302+2247的看法。来源：欧洲航天局/韦伯、美国国家航空航天局和加拿大航天局、M.Villenave等人。
据今日科学新闻：宇宙浩瀚而充满神秘，在创造的故事中不断展开新的篇章。一个这样的故事发生在遥远的恒星苗圃里，那里正在播下新行星的种子。在强大的詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的帮助下，我们能够观测到位于金牛座恒星形成区525光年外的壮观的原行星盘IRAS 04302+2247 。这一壮丽的景色让我们得以一窥行星形成的最早阶段，这一事件发生在大约45亿年前的太阳系中。
韦布拍摄的这张“本月照片”让科学家们能够观察到星盘内的尘埃颗粒是如何演变的——这是理解行星形成的重要过程，包括我们自己的地球。让我们穿越时空，探索这张迷人的照片如何揭示宇宙中行星诞生的秘密。
什么是原行星盘？
原行星盘是一个巨大的、旋转的气体和尘埃盘，围绕着一颗年轻的恒星形成，也被称为原恒星。这些圆盘是行星系统的宇宙摇篮，微小的尘埃颗粒在数百万年的时间里逐渐粘在一起、碰撞并生长形成行星。这些圆盘中的物质是恒星形成过程中的剩余物质，它最终会产生行星、卫星、小行星和其他天体。
在IRAS 04302的情况下，这个圆盘中心的恒星仍处于形成的早期阶段。它仍在从周围聚集物质，并辐射出照亮尘埃和气体盘的能量。随着恒星的不断增长，它为行星的形成创造了必要的条件，为像我们这样的世界提供了基石。
韦伯对IRAS 04302+2247的惊人观测
詹姆斯·韦伯太空望远镜观测IRAS 04302+2247的美丽之处在于它能够捕捉到这个遥远恒星形成区域的精细细节。从我们的观察点来看，原恒星周围的圆盘是边缘朝上的，这使它看起来像是一条穿过图像的狭窄、黑暗的尘埃气体线。这条线阻挡了中心原恒星的明亮光线，使韦伯能够专注于星盘本身的复杂结构。

詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄的IRAS 16594-4656的详细视图。一个明亮的中心区域被一条薄薄的水平深色尘埃线一分为二。对称的发光气体瓣在上方和下方延伸，柔和的蓝色、紫色和橙色色调向外融入周围空间。来源：欧洲航天局/韦伯、美国国家航空航天局和加拿大航天局、M.Villenave等人。
原行星盘的直径达到惊人的650亿公里，是我们太阳系大小的几倍。从韦布的有利位置来看，这个圆盘以令人难以置信的细节显示出来，揭示了尘埃和气体的垂直结构。这为行星形成过程提供了至关重要的见解，特别是尘埃颗粒如何向圆盘的中平面迁移，在那里定居，并形成有利于行星形成的致密层。
圆盘的结构：宇宙实验室
韦伯的观测使我们能够探索原行星盘内的不同层和结构。圆盘本身并不均匀，但包含各种特征，包括灰尘颗粒积聚的区域。这种尘埃生长过程是行星形成的关键步骤之一。圆盘的厚度为科学家提供了关于尘埃颗粒生长效率和物质运动方式的重要线索。
当尘埃颗粒聚集在中平面时，它们开始形成一层薄而致密的物质。这是行星诞生的沃土。收集的灰尘越多，星子（小行星胚胎）在圆盘内形成的可能性就越大。这些早期行星形成阶段的存在表明， IRAS 04302可能正在形成一个丰富的行星系统，就像我们所说的家园一样。
反射星云：“蝴蝶星”
韦伯图像中最迷人的方面之一是圆盘两侧出现了两个朦胧的反射星云。这些星云是由气体和尘埃云组成的，被中心原恒星的光照亮。恒星的光线反射到周围的物质上，形成了这些美丽的发光结构。
这些反射星云是IRAS 04302获得“蝴蝶星”绰号的部分原因。这两个星云类似于蝴蝶的翅膀，为原本科学的图像增添了一丝奇想。然而，这些星云不仅在视觉上令人惊叹；它们还提供了有关恒星周围环境的宝贵信息。它们帮助科学家研究光与星盘中的尘埃和气体相互作用的方式，并可以揭示物质是如何在恒星内部和周围运输的。
多波长观测：更丰富的图像
韦伯的近红外相机（NIRCam）和中红外仪器（MIRI）的强大功能与哈勃太空望远镜的光学数据相结合，创建了原行星盘的多波长肖像。这种多仪器方法比任何单一观察都能更全面、更详细地了解该地区。
韦伯的仪器特别擅长捕捉圆盘中微小尘埃颗粒的分布。这些颗粒在行星形成过程中起着至关重要的作用，因为它们聚集在一起形成更大的物体。韦伯还揭示了近红外光从尘土飞扬的物质反射，从圆盘延伸了很长的距离。这些观测结果让我们了解了行星形成的早期阶段，并使科学家能够追踪尘埃颗粒随时间的增长。
与此同时，哈勃望远镜的光学观测集中在星盘本身，揭示了团块和尘埃条纹，表明原恒星仍在积极地从周围收集物质。此外，哈勃望远镜的图像突出了原恒星在继续生长时排出的强大气体射流和外流。这些外流是恒星形成过程的重要组成部分，有助于清除物质并调节恒星及其盘的生长。
韦伯如何彻底改变我们对行星形成的理解
韦布对IRAS 04302+2247的观测是旨在了解原行星盘中尘埃如何演化的更大研究计划的一部分。尘埃颗粒的生长是行星形成的关键一步，详细研究这一过程将有助于科学家更好地了解行星不仅在我们的太阳系中，而且在整个星系中是如何形成的。
该程序侧重于原行星盘的边缘，旨在回答有关行星形成所需条件的基本问题。是什么导致尘埃聚集在一起形成星子？磁盘中的材料是如何随时间演变的？在这些圆盘中可以发现哪些结构，可能表明新生行星的存在？
通过回答这些问题，科学家们希望揭示导致我们自己的太阳系形成的过程。新行星系统的发现不仅有助于我们了解我们来自哪里，还有助于我们未来的发展方向。
宇宙仍在创造
行星的诞生是一个需要数百万年的过程，但多亏了詹姆斯·韦伯太空望远镜，我们能够实时见证这场宇宙戏剧的早期阶段。IRAS 04302+2247的图像提醒我们，宇宙一直处于不断变化的状态，恒星和行星形成于我们可能永远不会去的地方，但与我们自己的起源密切相关。
当我们凝视这张令人惊叹的照片时，我们意识到行星形成的故事不仅仅是过去的遗迹，而是一个持续的传奇。新世界正在诞生，未来文明的种子可能已经在遥远恒星的尘埃中扎根。凭借韦伯无与伦比的能力，他能够比以往任何时候都更详细地观察宇宙，我们可以继续揭开行星和生命如何开始的奥秘。