韦伯望远镜揭示南鱼座主星“北落师门”前所未见的内层盘结构！

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天文学家利用韦伯望远镜对北落师门周围的尘埃进行了观测，发现这些尘埃的结构远比太阳系内的小行星和柯伊伯带复杂。

具体来说，他们发现有 3 个嵌套带从恒星延伸出去，最远达到了 230 亿公里，这是地球到太阳距离的 150 倍。最外层的尘埃盘规模约为柯伊伯带的两倍，而内层盘的存在则是韦伯望远镜首次揭示出来的。

北落师门

北落师门位于南鱼座，是秋季南半球天空中最亮的一颗星，距离我们的太阳约 25 光年。尘埃盘是由较大天体碰撞产生的碎片，它们类似于小行星和彗星，因此常被称为「残屑盘」。研究人员指出，北落师门拥有与我们的太阳系类似的成分，如果能拍摄到足够深度的照片，并通过观察这些尘埃环，就可能勾勒出一个类似行星系统的样子。

过去，哈勃太空望远镜、赫歇尔太空望远镜以及阿塔卡玛大型毫米/次毫米波阵列（ALMA）都曾拍摄过这个星系的最外层尘埃盘的清晰影像，但都没有发现其内部有任何的结构。而韦伯望远镜则是首次使用红外光来观察这些尘埃盘内部的热辉光。

多望远镜协同

哈勃望远镜、ALMA 和韦伯望远镜正在协作对一些恒星周围的残屑盘进行全面观测。研究团队表示，利用哈勃和 ALMA 可以对类似柯伊伯带的物体进行成像，我们已经了解到很多关于外盘如何形成和演化的信息。

但是，为了了解这些尘埃盘内部温暖区域的情况，还需要借助韦伯望远镜来对小行星带进行成像。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，类似于太阳系内部的情况，木星的引力作用塑造了小行星带，海王星塑造了柯伊伯带的内缘，而外缘则可能由小行星带之外尚未发现的天体所包围。通过韦伯望远镜拍摄到更多的这类系统，我们将能够更深入地了解其行星的配置。

▲图由韦伯望远镜中红外成像-光谱仪（MIRI）所拍摄围绕着北落师门的残屑盘影像，显示了3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影像，分别为23微米和25.5微米。图片来源：NASA, ESA, CSA, A. Gáspár (University of Arizona)。影像处理：A. Pagan (STScI)

新发现

北落师门的尘埃环是在 1983 年由红外线天文卫星（IRAS）首次发现的。研究人员认为，这颗恒星周围可能存在一个非常有趣的行星系统，并且从未预料到会有第二个中间带和更宽的小行星带这样复杂的结构。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，他们会认为可能有一颗嵌入的行星在塑造环。

韦伯望远镜还拍摄到了一个被称为「大尘埃云」的影像，这可能是两个原行星体在外环发生碰撞的证据。这与 2008 年哈勃在外环内首次发现的疑似行星不同。哈勃在 2014 年发现该疑似行星已经消失，而现在认为这个新发现的特征与之前的特征一样，可能是由两个冰冷的天体相互碰撞而产生的非常细小的尘埃颗粒，这些颗粒随后形成了不断膨胀的尘埃云。

原行星盘

围绕恒星的原行星盘的观念可以追溯到 1700 年代后期，当时的天文学家伊曼努尔‧康德（Immanuel Kant）和皮耶-西蒙·拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）提出了星云假说，认为太阳和行星是由旋转的气体云形成的，这些气体云由于重力的作用而坍塌并变平，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，将其表面粉碎成巨大的尘埃云和其他碎片。对这些尘埃的观察为我们理解系外行星系统的结构提供了独特的线索，可以帮助我们探索至地球大小甚至更小的行星，因为这些行星由于太小而无法单独被观测到。相关的研究成果已经发表在《Nature Astronomy》期刊上。

我们期待着韦伯望远镜未来能够提供更多关于星际尘埃盘和行星系统的有趣发现。

来源：NASA    整理：天文通