詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST) 的新观测显示，有史以来首次在太阳系外发现的小行星带比预期的更为复杂。
天文学家使用 JWST 检查了 北落师门 周围的尘埃环系统，北落师门是一颗年轻、炙热的恒星，距离地球约 25 光年，肉眼可见于南鱼座。
北落师门的环系统由三个嵌套的星带组成，向外延伸约 143 亿英里（2300 万公里）——大约是地球与太阳之间距离的 150 倍。新的 JWST 观测表明，这些环比 柯伊伯带（海王星以外寒冷天体的环带）或位于木星和火星之间的主要小行星带更复杂。
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天文学家于 1983 年使用 NASA 的红外天文卫星发现了北落师门周围的尘埃结构。然而，在此次使用 JWST 进行观测之前，该系统的两个内星带从未被观测到。
这颗年轻恒星周围的尘埃带被认为是较大天体（如 小行星 和彗星）之间碰撞产生的碎片，因此被称为“碎片盘”。这些盘与 原行星盘 不同，后者包含后来聚集在一起形成行星的物质。碎片盘在行星就位后形成。
亚利桑那大学的安德拉斯·加斯帕尔是宣布新研究结果的一项研究的主要作者，他在一份声明中说：“我会将北落师门描述为银河系其他地方发现的碎片盘的原型，因为它具有与我们太阳系中相似的成分。”
加斯帕尔补充说：“通过观察这些环中的模式，我们实际上可以开始大致描绘出行星系统的样子——如果我们真的可以拍摄足够深入的照片来看到疑似行星的话。”
北落师门最外层的星带是柯伊伯带的两倍大， ранее 已被 哈勃太空望远镜、赫歇尔太空天文台和地面阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列 (ALMA) 成像。然而，这些仪器都无法看到外环内的内部结构。
同样来自亚利桑那大学的研究团队成员斯凯勒·沃尔夫在同一份声明中说：“JWST 真正擅长的是，我们能够实际分辨出这些内部区域尘埃的热辉光。因此，你可以看到我们以前从未见过的内环。”
展望未来，天文学家希望使用 JWST 对其他恒星周围像北落师门这样的碎片盘进行成像。
沃尔夫继续说道：“借助哈勃和 ALMA，我们能够对大量柯伊伯带类似物进行成像，并且我们已经了解了关于外盘如何形成和演化的许多知识。”“但我们需要 JWST 让我们能够对其他地方的十几个左右的小行星带进行成像。我们可以像哈勃和 ALMA 教会我们关于较冷外层区域的知识一样，多了解这些盘的内部温暖区域。”
就像木星主导着主要小行星带，海王星塑造了柯伊伯带一样，天文学家认为太阳系外的碎片盘可能受到未见行星的塑造。这意味着在北落师门周围的环中很可能潜伏着一两颗行星。
沃尔夫说：“我们绝对没有预料到更复杂的结构，包括第二个中间星带，然后是更宽的小行星带。”“这种结构非常令人兴奋，因为每当一位天文学家在圆盘中看到间隙和环时，他们都会说，‘可能有一颗嵌入式行星正在塑造这些环！’”
JWST 在环中已经发现的一个特征可能表明正在形成原行星。该团队看到了加斯帕尔标记为“巨大的尘埃云”的东西，这可能指向北落师门外环中两颗“正在建设中”的幼年行星之间的碰撞。因此，这个特征可能是来自两个相互撞击的冰冷天体的非常细小的尘埃粒子的膨胀云。
早在 2008 年，哈勃就在同一个环中发现了类似的特征。研究人员说，当太空望远镜在 2014 年重新检查环系统时，它已经消散了。
使用 JWST 对更多像北落师门这样的系统进行更深入的调查，可能会揭示行星如何在这些煎饼状的扁平圆盘中移动。与此同时，观察尘埃云本身可能会揭示有关我们太阳系以外的行星系统结构的详细信息。这包括发现它们的小行星——即使使用像 JWST 或哈勃这样的强大仪器也太小而看不见——是什么样的，以及它们是否类似于在我们恒星及其行星周围盘旋的太空岩石。
该团队的研究于周一（5 月 8 日）在期刊 《自然天文学》 上在线发表。
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