韦伯太空望远镜揭示南鱼座恒星北落师门前所未见的内层盘 _太空

韦伯太空望远镜揭示南鱼座恒星北落师门前所未见的内层盘。Credits: NASA, ESA, CSA, A. Gáspár (University of Arizona). Image processing: A. Pagan (STScI)

由韦伯中红外成像-光谱仪（MIRI）所拍摄围绕着北落师门的残屑盘图像，显示了三个嵌套带，从恒星延伸到230亿公里。右侧突显出来的巨大尘埃云为红外波段图像，分别为23微米和25.5微米。图片来源：NASA，ESA，CSA，A. Gáspár（University of Arizona）。Credits: NASA, ESA, CSA, A. Gáspár (University of Arizona). Image processing: A. Pagan (STScI)
据台北市立天文科学教育馆网站（编译／赵瑞青）：天文学家使用韦伯远镜拍摄北落师门周围温暖的尘埃，发现这些尘埃结构比太阳系的小行星和柯伊伯带（Kuiper belt）要复杂得多，三个嵌套带从恒星延伸至230亿公里，这是地球到太阳距离的150倍，最外层尘埃盘的规模约是柯伊伯带的两倍，而前所未见的内层盘，则由韦伯首次揭示。
北落师门位于南鱼座，是秋季南天中最明亮的一颗星，距离太阳约25光年。尘埃盘是较大天体碰撞产生的碎片，类似小行星和彗星，常被称为「残屑盘」。研究人员表示北落师门有类似于我们行星系统的成分，若能拍摄到足够深的照片，透过观察这些环，将有助于勾勒出一个行星系统的样子。之前哈伯、赫歇尔太空望远镜及阿塔卡玛大型毫米及次毫米波数组（ALMA）都曾拍摄过最外层盘的清晰图像，但却从未发现其内部有任何结构。韦伯首次用红外光看到了这些内部区域灰尘产生的热辉光。
哈伯、ALMA和韦伯望远镜正合作对一些恒星周围的残屑盘进行全面的观测。研究团队表示借助哈伯和ALMA可以对类似柯伊伯带的物体进行成像，我们已经了解大量关于外盘如何形成和演化的信息，但仍需要韦伯对小行星带成像，以了解这些圆盘内部的温暖区域。这些尘埃盘很可能是由看不见的行星产生的引力雕刻而成的，如同太阳系内部，木星包围着小行星带，柯伊伯带的内缘由海王星塑造，而外缘则可能由小行星带之外尚未发现的天体所包围。透过韦伯拍摄到更多的系统，将使我们可以更加了解其行星的配置。
北落师门的尘埃环于1983年由红外线天文卫星（IRAS）观测时发现。研究人员认为这颗恒星周围可能有一个非常有趣的行星系统，并且从未想过有第二个中间带和更宽的小行星带如此复杂的结构。这种结构非常令人兴奋，因为当天文学家看到圆盘中的缝隙和环时，会认为可能有一颗嵌入的行星在塑造环！
韦伯还拍摄称之为「大尘埃云」的图像，这可能是两个原行星体在外环发生碰撞的证据，这与2008年哈伯首次在外环内发现的疑似行星不同，随后哈伯在2014年发现该物体已消失。而合理的解释是这个新发现的特征与之前的特征一样，是由两个冰冷的天体相互碰撞而产生非常细小的尘埃颗粒组成不断膨胀的尘埃云。
围绕恒星原行星盘的想法可追溯到1700年代后期，当时天文学家伊曼努尔.康德（Immanuel Kant）和皮耶-西蒙.拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）提出星云假说，太阳和行星由旋转的气体云形成，这些气体云由于重力而坍塌变平，随着行星的形成和系统中原始气体的扩散，残屑盘随后形成。像小行星这样的小天体正在发生灾难性的碰撞，并将其表面粉碎成巨大的尘埃云和其他碎片。对其尘埃的观察为系外行星系统的结构提供了独特的线索，可以延伸至地球大小的行星甚至小行星，因这些行星太小而无法单独被看到。相关研究成果发表于《自然天文学》（Nature Astronomy）期刊上。