詹姆斯·韦伯望远镜惊现六个神秘“流浪世界”

在探索宇宙诸多奥秘的过程中，天文学家 正在寻找可能多达数万亿的难以捉摸的空间物体，称为流浪世界。这些恒星物体模糊了行星和恒星的界限，以更好地理解形成二者的宇宙过程。

一组借助詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的天文学家，最近在一个年轻的星云中发现了六个新的流浪世界。这些发现被详细记录在 8 月 27 日发表于《天文杂志》的一项研究中，并表明流浪世界可能有助于形成比木星还要大的天体。这些新发现的世界 甚至可能是比我们太阳系最大的行星大 5 到 10 倍的气态巨行星。

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“我们正在探索恒星形成过程的极限，”研究的合著者、约翰霍普金斯大学的天体物理学家亚当·兰格维尔德在一份声明中说道。“如果有一个看起来像年轻木星的物体，在适当的条件下，它有可能变成一颗恒星吗？这对于理解恒星和行星的形成都是重要的背景。”

也被称为 流浪行星，这些自由漂浮的天体质量与行星相似。然而，与行星不同的是，它们不像 地球受太阳引力束缚 那样 受中央恒星引力的束缚。相反，它们在太空中漂泊。

然而，它们的形成过程和大小与恒星颇为相似。大多数流浪行星是在行星形成的早期阶段，在物质更频繁碰撞时由喷射出的物质所形成。它们周围可能也有太空尘埃盘，这对恒星和行星的形成都至关重要。其他的可能源于坍缩的分子云，这些分子云没有足够的质量来产生为恒星提供动力的核聚变。即使有这些相似之处，它们仍然处于被认为是恒星还是行星的边界之间。

虽然已知或疑似的流浪行星大约有70 到 170 颗，但一些科学家估计在星系中可能有万亿颗。

重要的是，流浪行星的存在模糊了分类界限，因为它们的质量与像土星、木星和褐矮星这样的气态巨行星重叠。虽然流浪行星在我们所在的银河系中很少见，但新的 JWST 数据表明，在最近观测的目标星团NGC1333中，它们约占天体的 10%。

在这项研究中，该团队使用了来自 JWST 对年轻星云 NGC1333的最深入调查的数据。这个恒星形成星团位于英仙座，距离地球约 1000 光年。伴随这项研究新发布的 NGC1333 图像表明，星云在星际尘埃和云的壮观展示中发光。

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“我们利用韦伯在红外波长前所未有的灵敏度来寻找年轻星团中最微弱的成员，试图解决天文学中的一个基本问题：像恒星那样形成的物体最轻能达到何种程度？”研究的合著者、约翰霍普金斯大学的天体物理学家兼教务长雷·贾亚瓦德纳在一份声明中说。“事实表明，像恒星那样形成的最小自由漂浮物体的质量与环绕附近恒星的巨型系外行星的质量重合。”

在此次观测中，该团队未检测到任何质量小于五个木星质量的天体，尽管 JWST 具有检测此类天体所需的灵敏度。这表明任何低于此阈值的恒星类物体更有可能以行星的形成方式产生，而非以恒星的方式。

贾亚瓦德纳说：“我们的观测证实，自然界至少通过两种不同的方式产生具有行星质量的物体——一种是通过气体和尘埃云的收缩，如同恒星的形成方式；另一种是在年轻恒星周围的气体和尘埃盘中，就像我们太阳系中的木星那样。”

据估计，它的质量约为五个木星的质量，或者约相当于 1600 个地球的质量，其附近还有一个满是灰尘的圆盘状物质。

根据这项研究，圆盘的存在表明该天体的形成方式可能与恒星相同。在恒星形成的早期阶段，像这样的太空尘埃通常会围绕一个中心天体旋转。

像这样的圆盘也是行星形成的前提条件，而这一个或许对于形成潜在的“迷你”行星也有着重要意义。

“那些质量与巨行星相当的微小天体本身或许能够形成自身的行星，”苏格兰圣安德鲁斯大学的研究合著者兼天体物理学家亚历克斯·肖尔茨在一份声明中说。“这可能是一个微型行星系统的摇篮，其规模比我们的太阳系小得多。”

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借助詹姆斯·韦伯太空望远镜搭载的 NIRISS 仪器，天文学家测量了星团观测部分中每个天体的红外光轮廓——或光谱——并重新分析了 19 颗已知的褐矮星。他们还发现了一颗新的褐矮星，其旁边伴有一个行星质量的天体。据该团队称，这是一个罕见的发现，对一些关于双星系统如何形成的理论提出了挑战。

“很可能这样的一对如同双星系统那般形成，也就是由收缩时分裂的云形成的，”贾亚瓦德纳说。“大自然所产生的系统具有令人惊叹的多样性，这促使我们完善恒星和行星形成的模型。”

在未来的研究中，该团队计划继续对更多微弱天体的大气层进行检查，并将其与较重的褐矮星和气态巨行星的大气层作比较。他们还将使用詹姆斯·韦伯太空望远镜研究具有尘埃盘的类似天体，以探索这些盘是否正在形成类似于木星和土星众多卫星的迷你行星系统的可能性。