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韋伯太空望遠鏡將於明年發射!將能夠揭開和探索宇宙的許多奧秘和起源。

在風景如畫的獵戶座星雲中,壹個熙熙攘攘的恒星托兒所將是美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的研究對象之壹。韋伯太空望遠鏡已經延期,但計劃在明年2021發射。該研究小組由馬克·麥考林領導,他是韋伯跨學科的科學家,負責恒星的形成,將研究星雲的內部區域,稱為斜星團。這個星團是大約1000顆年輕恒星的家園,所有這些恒星都擠在壹個只有4光年寬的空間裏,這大約是太陽系到半人馬座阿爾法星的距離。

同時也是歐洲航天局科學與探索高級顧問的McCaughrean解釋說:那裏有許多非常年輕的恒星,它們的年齡大約是1萬年。壹百年可能聽起來不算很年輕,但如果我們的太陽系是壹個中年人,那麽這個星團裏的恒星只是嬰兒,只有三四天大。所以各種有趣的事情都在他們身上發生,這是我們今天在身邊的老明星身上看不到的。研究人員對了解恒星及其行星系統在最早期階段是如何發展的非常感興趣。

為什麽是獵戶座星雲?因為獵戶座是離太陽最近的大質量恒星形成區域。壹些靠近太陽的地方有年輕的低質量恒星,但沒有壹個更近的地方既有大恒星又有低質量恒星。研究小組將研究梯形星系團中的三個有趣現象。首先,它將研究這個星團中年輕恒星的質量分布。接下來,我們將研究星團中年輕恒星周圍行星形成的最早期階段。這些觀測是韋伯太空望遠鏡授予McCaughrean的保證時間觀測(GTO)計劃的壹部分,McCaughrean是韋伯的跨學科科學家。

除了研究星團中的年輕恒星,科學家們還將觀測質量低於恒星的褐矮星。和恒星壹樣,這些褐矮星是由氣體和塵埃雲的引力坍縮形成的,但由於它們沒有足夠的物質,它們永遠不會在其中心產生聚變所需的溫度和壓力。同時,我們還將研究質量相當於木星甚至土星的較小天體。它們被稱為“自由漂浮的行星質量物體”,不在恒星的軌道上。它們是否像其他行星壹樣形成是壹個未解決的問題。

這些自由漂浮的行星是由恒星形成時遺留下來的原行星盤中的氣體和塵埃吸積而成的。這樣的天體最初是作為行星圍繞恒星形成的,還是由恒星自身形成的氣體和塵埃形成的?研究小組試圖回答這個問題:我們能否找到這些極低質量物體的壹些特征,以幫助我們發現它們是孤立的,還是實際上是在恒星周圍的軌道上形成的行星,並在某種相互作用中被踢出去?

科學家們將利用彩色的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡圖像尋找質量非常低的天體,然後看看這些天體中有多少是不同質量類別的,比如有多少與太陽相似;太陽質量的十分之壹是多少;太陽質量的百分之壹是多少?同時,詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將被用來分析大氣層。這些信息將告訴研究人員這些天體是如何形成的,以及它們將如何隨著年齡的增長而演變。

育兒室中的壹些新生恒星被氣體和塵埃盤包圍著。在明亮星雲的映襯下,它們看起來像剪影。天文學家認為,行星應該開始在這些圓盤中形成。研究小組將使用韋伯望遠鏡的高分辨率紅外成像來測量這些圓盤的大小。通過與哈勃太空望遠鏡拍攝的可見光圖像進行比較,研究小組將能夠了解塵埃的成分,這將有助於了解行星形成的最早期階段。

年輕恒星從周圍的氣體和塵埃中聚集物質時,大部分也會以噴流和外流的方式將其中的壹小部分從兩極噴出。這個過程是恒星形成過程中不可或缺的壹部分。因為獵戶座星雲是許多年輕恒星的家園,所以有許多大大小小的噴流和外流。研究小組將使用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡來測量這些外流物的精細結構,確定它們的速度,並評估它們對周圍形成雲的恒星的累積反饋。當恒星非常年輕時,它們被組成它們的氣體和塵埃所包圍。

塵埃吸收可見光波長,並將恒星隱藏在不透明的屏幕後面。然而,長波長的光可以穿透塵埃,所以即使天文學家不能在可見光中眼冒金星,他們通常可以在紅外中被探測到。另外,物體還年輕,還在成型的時候,不會變得特別熱。這意味著它們不發射可見光波段的強光,但發射大部分紅外光。使用地面望遠鏡的紅外研究表明,該星團中有許多褐矮星。

然而,質量小於木星三倍左右的年輕天體壹直沒有被發現,原因有二:壹是地面和研究對象之間的地球大氣層在紅外線中發出明亮的光。某種程度上有點像白天觀測可見光天文學。在這種光線下,可以看到相對明亮的東西,但是看不到暗淡的東西。韋伯太空望遠鏡將被發射到地球明亮的大氣層上方,使之成為可能。第二個原因是,與地面望遠鏡不同,韋伯太空望遠鏡本身會非常冷。

比如人類在紅外光下是溫暖發光的;地面望遠鏡也發出紅外光。所以這些比木星冷三倍的天體發出的光幾乎都是波長相當長的光,望遠鏡本身也在發出非常明亮的紅外光。在太空中,韋伯太空望遠鏡可以被冷卻到完全不發射紅外光的程度。這意味著妳可以突然看到所有這些新的、非常弱的、質量非常低的年輕天體,這是在地面上從來沒有看到過的。

因此,強大的紅外空間望遠鏡韋伯將能夠獨特地研究這些年輕的恒星,褐矮星和自由漂浮的行星質量物體,以及它們在獵戶座星雲等區域的原行星盤,噴流和外流。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將於2021年發射,它將成為世界領先的空間科學天文臺。韋伯還將解開我們太陽系的更多謎團,探索宇宙的神秘結構和起源,以及我們在宇宙中的位置,等等。