行星形成的成分已在附近星系的一部分中出現，而人們曾認為行星可能不會在那裡出現。這項發現於 4 月 24 日在《自然天文學》雜誌上報導，並使用 NASA 功能極其強大的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST) 進行，表明行星形成在整個宇宙中可能比之前認為的更為普遍。
“我等了很久才能進行這些觀測，”英國愛丁堡天文技術中心的 天體物理學家兼該研究的主要作者奧利維亞·瓊斯說。“以前不可能做到這一點。”
這些發現是在 JWST 啟動後大量發現之後出現的，JWST於 2021 年 12 月發射，並於去年 7 月傳回了第一批科學圖像。
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研究人員觀察了 NGC 346，這是位於銀河系附近的一個星系（稱為小麥哲倫星雲 (SMC)）中一個高度活躍的恆星形成區域。他們選擇這個地方是因為它具有非常低的“金屬”濃度——天文學家將金屬定義為任何比氫和氦重的元素。
這使其類似於“宇宙正午”期間的條件，大約在一百億年前，當時恆星在宇宙中幾乎所有星系中都大量形成。此外，NGC 346 比附近的其他恆星形成區域大得多，這使得天文學家能夠更清楚地看到恆星如何相互作用以及它們如何成形。
尋找低質量恆星
研究人員主要對研究低質量恆星感興趣，因為它們在宇宙中比高質量恆星更常見。太陽是一顆低質量恆星，因此了解 NGC 346 中恆星的形成也有助於解釋太陽系的誕生。
但是，研究低質量恆星的誕生一直具有挑戰性，因為它們在形成時會釋放出大量塵埃，從而遮蔽了它們的光線。看穿塵埃的最佳方法是捕獲紅外光，這是 JWST 的前身哈勃太空望遠鏡沒有被設計來做的事情。“有了韋伯，你就可以在這些恆星誕生的那一刻看到它們，”瓊斯說。
然而，塵埃對於探測行星的形成也至關重要。恆星誕生時釋放的塵埃可以聚集到一個圓盤中，最終變成行星。人們不知道在 NGC 346 中是否有足夠的塵埃能夠存活下來以形成行星，因為低金屬條件使得這種圓盤容易受到光快速蒸發的影響。
不可能的行星
研究人員使用 JWST 相機上的濾鏡來尋找紅外波長的組合，這些組合使他們能夠識別處於生命各個階段的恆星。他們發現了足夠的塵埃，以標誌性的方式聚集，表明行星的形成是可能的。
NASA 戈達德太空飛行中心 JWST 行星科學副項目科學家斯蒂芬妮·米拉姆在馬里蘭州格林貝爾特表示，在 NGC 346 中發現行星的成分擴大了人們對行星可能存在的地方的理解。“這給了我們更大的範圍，可以開始搜尋行星形成和恆星形成，超出我們最初的預想。”
瓊斯說，研究人員了解一旦岩石行星開始在低金屬星系中形成，它們就可以收集更多的塵埃。但她說，最初究竟有多少塵埃能夠存活下來以促進行星的形成仍然是一個謎。
下一步是什麼？
瓊斯說，現在判斷更多行星的存在是否會增加宇宙其他地方存在生命的可能性還為時過早。但她想更仔細地觀察 NGC 346，尋找某些物質的跡象，包括水和二氧化碳。
瓊斯計劃在約六個月後使用 JWST 進行後續觀測，目標是最新研究中報告的潛在行星系統。米拉姆說，進一步研究其他意想不到的星系是否可以孕育行星形成，將有助於更好地了解該過程如何運作。
“我認為發現空間是無限的，”米拉姆說。“毫無疑問，我們已經為下一代天體物理學做好了準備。”
本文經許可轉載，並於 首次發表 於 2023 年 4 月 24 日。