天文學家發現一顆類似太陽的年輕恆星正在形成並噴出常見的晶體,這項發現有助於解釋為甚麼太陽系邊緣的彗星含有結晶矽酸鹽。
美國太空總署(NASA)在1月21日發布的新聞稿中指出,天文學家長期以來一直在尋找證據,以解釋為甚麼太陽系邊緣的彗星含有結晶矽酸鹽,因為晶體的形成需要極高的溫度,而這些彗星大部份時間都處在極冷的柯伊伯帶(Kuiper Belt)和奧爾特雲(Oort Cloud)中。
如今,天文學家藉由該局的韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope)在太陽系之外找到了確鑿的證據,能揭示這些條件是如何形成的。
韋伯太空望遠鏡首次清晰地展示,一顆非常年輕、正在活躍形成的恆星四周的氣體和塵埃盤的熾熱內層正是結晶矽酸鹽的形成之地,該望遠鏡也觀測到一股強烈的外流能夠將這些晶體輸送到該圓盤的外緣。
這顆還在嬰兒階段的原恆星(protostar)被命名為EC 53,它是巨蛇座星雲(Serpens Nebula)的一部份。巨蛇座星雲距離地球1,300光年,該星雲充滿了正在活躍形成的恆星。
韋伯太空望遠鏡對EC 53的觀測也表明,此恆星盤面的強風很可能將這些晶體拋射到遙遠的地方,例如其原行星盤(protoplanetary disk)極其寒冷的邊緣,彗星最終可能會在那裏形成。
EC 53已被該研究團隊和其它團隊研究了數十年,其活動具有很高的可預測性。這顆恆星每隔大約18個月就會開始一段持續100天的劇烈爆發期,不但會吞噬附近的氣體和塵埃,也會將部份吸入的物質以強勁的噴流和外流的形式噴射出去。這些噴出物可能會將一些新形成的晶體拋射到原行星盤的邊緣。
這項研究的報告撰寫人之一、加拿大國家研究委員會(National Research Council of Canada)首席研究員約翰斯頓(Doug Johnstone)說:「即使作為科學家,我也驚歎於我們能在太空中發現特定的矽酸鹽,例如在EC 53附近發現的鎂橄欖石(forsterite)和頑火輝石(enstatite)。」
他說:「這些都是地球上常見的礦物。我們星球的主要成份是矽酸鹽。」
在過去幾十年來,研究人員不僅在太陽系的彗星上發現了結晶矽酸鹽,也在其它一些稍微古老一點的恆星周圍的遙遠原行星盤中發現了結晶矽酸鹽,但一直無法確定它們是如何形成的。有了韋伯太空望遠鏡的新觀測資料,研究人員現在對這些結晶矽酸鹽是如何形成的有了更深入的了解。
該研究的另一名報告撰寫人、美國太空望遠鏡科學研究所(Space Telescope Science Institute)的儀器科學家格林(Joel Green)表示,在韋伯太空望遠鏡的協助之下,研究團隊繪製了晶體在EC 53整個系統中的運動軌跡。他們有效地展示了這顆恆星如何產生和分送這些超細顆粒,每個顆粒都比一粒沙子小得多。
就目前而言,EC 53仍然被塵埃「包裹」,這種情況可能還會持續10萬年。
當一顆年輕恆星的星盤中充滿細小的塵埃顆粒和卵石時,在數百萬年的時間裏會有無數次的碰撞發生,這些碰撞會緩慢地堆積起各種較大的岩石,最終形成類地行星和氣態巨行星。
隨著星盤逐漸穩定下來,恆星本身和任何岩質行星都將完成形成的過程,大多數塵埃將會消除,不再遮蔽視線。此時,一顆類似太陽的恆星將留在已清理乾淨的行星系統的中心,而結晶矽酸鹽將遍布其中。#
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