令人惊叹的图像揭示了猎户座星云中的流浪行星

啊，秋天来临，空气中熟悉的寒意，提醒着我们树叶变黄，冬季将至，当然还有——猎户座以及猎户座无数天文奇观重返夜空！

后者中最著名的是标志性的猎户座星云，这是一片巨大而明亮的气体云，即使距离地球约 1,300 光年，肉眼也清晰可见。它是猎户座腰带下方悬挂的三颗星组成的剑柄中的中间“星星”。即使使用双筒望远镜观察，星云也显得模糊，但通过小型望远镜，它的真面目开始显现：猎户座星云不仅仅是一片气体云；它还是一个巨大的恒星育婴室，跨度超过二十多光年，恒星正在其中诞生。

当然，当您使用一台 6.5 米宽的空间望远镜，调谐到红外光来研究猎户座星云时，您的视野将呈指数级提高。天文学家正是这样做的，他们使用了詹姆斯·韦伯太空望远镜 (JWST)，由此产生的景象令人赏心悦目，并启迪智慧。JWST 在近红外光谱（光波长略长于我们肉眼可探测到的波长）中进行观测，揭示了数百颗新生恒星。（“新生”意味着这些恒星在几十万年前才开始在其核心中进行氢聚变——这对于天文学家来说，几乎就是昨天。）

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在上面的 JWST 图像中心占据主导地位的是梯形星团的四颗恒星，这是这个宇宙年轻星团中最亮的恒星。这四颗星中最亮的 Theta1 Orionis C 比太阳的能量强数十万倍。Theta1 Orionis C 的光芒如此强烈，以至于仅它一颗星就为星云的大部分光芒负责。图像显示，气体丝带和缕缕气体散布在猎户座星云中，并被这颗恒星的光芒激发。

还可以看到一股红色的气体爆发。这种气体被称为猎户座分子云 1 (OMC1)，看起来像一场烟花爆炸。从某种意义上说，它确实是：它很可能是相当于几颗太阳质量的物质从恒星灾难现场喷射出来，在这场灾难中，三颗大质量恒星碰撞并合并。这一事件爆发出的能量如此强大，以至于气体以高达每小时 50 万公里的速度向外喷发。

同一区域的第二张图像是在更长的红外波长下拍摄的，主要显示的是较冷的气体和宇宙尘埃。恒星在这些波长下辐射很少，因此显得暗淡得多。

JWST 将目光投向猎户座星云的真正原因并不是为了拍摄一些漂亮的图片。不过，在望远镜的视野中，还潜伏着一些更微妙但同样令人震惊的东西，可以通过一个稍微偏离主题的天空观测来介绍。

您看，秋季的开始和冬季的临近带来的不仅仅是猎户座。11 月 3 日，木星将到达冲日，这意味着它将在天空中与太阳相对，并在太阳落山时升起。届时木星将最接近地球：从我们的角度来看，它将整夜可见，并且看起来最亮最大。在未来一年，这将是观测这颗行星的最佳时机：它的四颗巨大的伽利略卫星将很容易用双筒望远镜观测到，而条纹状风暴带将可以在小型望远镜中看到。

您可能会想，木星与 JWST 和猎户座有什么关系？答案是我们不太确定木星是如何形成的，而猎户座星云的恒星育婴室不仅孕育恒星，还孕育新生行星，这些行星适合 JWST 的红外窥探。我们确实了解到的关于恒星和行星诞生的许多知识都来自于观测大而亮的恒星，这些恒星的亮度等于或大于太阳的亮度。我们没有太多关于质量较小的恒星形成的数据，这些恒星非常暗淡，即使它们离地球很近，肉眼也看不到。

然而，JWST 可以很容易地在猎户座星云中发现此类天体。更棒的是，行星质量的天体在诞生时是热的，并在数百万年的时间里缓慢冷却。这意味着猎户座星云中的任何此类天体都会在红外波长中发光，向 JWST 揭示它们的踪迹，以及诸如温度和质量等重要细节。

这就是拍摄这些图像的原因，目的是通过研究猎户座星云广阔的孕育地中潜伏的、否则会被隐藏起来的小恒星（和大行星）的分布，来更多地了解宇宙起源。令提出并执行这些 JWST 猎户座观测的天文学家感到高兴和惊讶的是，他们在那里发现了 500 多个可能是行星质量的天体。（这意味着“小于木星质量的十多倍”。质量大于此的任何物体都被我们称为褐矮星，这是一种质量介于行星和恒星之间的天体。）令人惊讶的是，这些天体是自由漂浮的，漂泊在太空中，没有附着在任何恒星上。

乍一看，这似乎出奇地简单。毕竟，我们已经知道在星系中，大质量恒星是罕见的，而小质量恒星是丰富的。这就像用锤子敲击一块岩石：在碎片中，你会得到一两块大块，更多中等大小的碎片和大量细小的碎片。当然，这种比较是不完美的——天体物理学不是后院地质学，巨型气体云也不是岩石！更多地了解这种类比在何处以及如何失效将是有用的。特别是，研究人员长期以来一直想知道，在恒星育婴室的结构形成下限是否存在某种临界值，物理定律决定了行星等极低质量的天体不会出现。

新的观测尚未获得正式的同行评审出版。尽管如此，它们令人信服地表明，不存在低端瓶颈。发现如此多的行星质量天体意味着大自然完全有能力创造它们。但它们究竟是如何形成的呢？

JWST 观测到的猎户座许多自由漂浮的行星天体彼此非常接近，它们很可能在宽双星系统中相互绕轨道运行。事实上，发现这些天体的研究人员称它们为木星质量双星天体 (JuMBO)。它们是如何产生的，这很难理解。我们知道，这种行星天体是在恒星周围形成的。我们还知道，在行星系统混乱的早期，世界之间的近距离遭遇可能会弹射出一个或多个世界，注定这些被驱逐者像星际游牧民族一样在太空中游荡。尽管已经发现了许多这样的流浪行星，但它们如何形成双星系统完全不清楚。

然而，在图像中看到的行星质量天体中有 40 个——几乎占 10%——是双星。

它们有可能像恒星一样诞生，直接从猎户座星云的气体中产生，但这也很奇怪。尽管双星很常见，但在之前的行星质量天体如何形成的观测中，看到的 JuMBO 比预期的要多得多。是否存在某种新的机制在低质量时启动，从而促进木星级天体在宽双星系统中涌现？

天文学家尚不清楚——但很快就会知道了。进一步的观测可能有助于澄清这一点。

不知道答案有点令人沮丧，但谁不喜欢谜团呢——尤其是如此宇宙比例的谜团？这有力地提醒我们，即使在我们最熟悉和喜爱的天体中，天空中也充满了这样的谜题。

如果您发现自己在这个冬天晴朗的夜晚外出，请寻找猎户座，看看猎户座腰带下方三颗星中的中间那颗“星星”。仅仅因为您能看到它，并不意味着您就能看透它。那里还有很多东西有待揭开。