詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 (JWST) 的新觀測顯示，有史以來首次在太陽系外發現的小行星帶比預期的更為複雜。
天文學家使用 JWST 檢查了 北落師門 周圍的塵埃環系統，北落師門是一顆年輕、炙熱的恆星，距離地球約 25 光年，肉眼可見於南魚座。
北落師門的環系統由三個巢狀的星帶組成，向外延伸約 143 億英里（2300 萬公里）——大約是地球與太陽之間距離的 150 倍。新的 JWST 觀測表明，這些環比 柯伊伯帶（海王星以外寒冷天體的環帶）或位於木星和火星之間的主要小行星帶更復雜。
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天文學家於 1983 年使用 NASA 的紅外天文衛星發現了北落師門周圍的塵埃結構。然而，在此次使用 JWST 進行觀測之前，該系統的兩個內星帶從未被觀測到。
這顆年輕恆星周圍的塵埃帶被認為是較大天體（如 小行星 和彗星）之間碰撞產生的碎片，因此被稱為“碎片盤”。這些盤與 原行星盤 不同，後者包含後來聚集在一起形成行星的物質。碎片盤在行星就位後形成。
亞利桑那大學的安德拉斯·加斯帕爾是宣佈新研究結果的一項研究的主要作者，他在一份宣告中說：“我會將北落師門描述為銀河系其他地方發現的碎片盤的原型，因為它具有與我們太陽系中相似的成分。”
加斯帕爾補充說：“透過觀察這些環中的模式，我們實際上可以開始大致描繪出行星系統的樣子——如果我們真的可以拍攝足夠深入的照片來看到疑似行星的話。”
北落師門最外層的星帶是柯伊伯帶的兩倍大， ранее 已被 哈勃太空望遠鏡、赫歇爾太空天文臺和地面阿塔卡瑪大型毫米/亞毫米波陣列 (ALMA) 成像。然而，這些儀器都無法看到外環內的內部結構。
同樣來自亞利桑那大學的研究團隊成員斯凱勒·沃爾夫在同一份宣告中說：“JWST 真正擅長的是，我們能夠實際分辨出這些內部區域塵埃的熱輝光。因此，你可以看到我們以前從未見過的內環。”
展望未來，天文學家希望使用 JWST 對其他恆星周圍像北落師門這樣的碎片盤進行成像。
沃爾夫繼續說道：“藉助哈勃和 ALMA，我們能夠對大量柯伊伯帶類似物進行成像，並且我們已經瞭解了關於外盤如何形成和演化的許多知識。”“但我們需要 JWST 讓我們能夠對其他地方的十幾個左右的小行星帶進行成像。我們可以像哈勃和 ALMA 教會我們關於較冷外層區域的知識一樣，多瞭解這些盤的內部溫暖區域。”
就像木星主導著主要小行星帶，海王星塑造了柯伊伯帶一樣，天文學家認為太陽系外的碎片盤可能受到未見行星的塑造。這意味著在北落師門周圍的環中很可能潛伏著一兩顆行星。
沃爾夫說：“我們絕對沒有預料到更復雜的結構，包括第二個中間星帶，然後是更寬的小行星帶。”“這種結構非常令人興奮，因為每當一位天文學家在圓盤中看到間隙和環時，他們都會說，‘可能有一顆嵌入式行星正在塑造這些環！’”
JWST 在環中已經發現的一個特徵可能表明正在形成原行星。該團隊看到了加斯帕爾標記為“巨大的塵埃雲”的東西，這可能指向北落師門外環中兩顆“正在建設中”的幼年行星之間的碰撞。因此，這個特徵可能是來自兩個相互撞擊的冰冷天體的非常細小的塵埃粒子的膨脹雲。
早在 2008 年，哈勃就在同一個環中發現了類似的特徵。研究人員說，當太空望遠鏡在 2014 年重新檢查環系統時，它已經消散了。
使用 JWST 對更多像北落師門這樣的系統進行更深入的調查，可能會揭示行星如何在這些煎餅狀的扁平圓盤中移動。與此同時，觀察塵埃雲本身可能會揭示有關我們太陽系以外的行星系統結構的詳細資訊。這包括髮現它們的小行星——即使使用像 JWST 或哈勃這樣的強大儀器也太小而看不見——是什麼樣的，以及它們是否類似於在我們恆星及其行星周圍盤旋的太空岩石。
該團隊的研究於週一（5 月 8 日）在期刊 《自然天文學》 上線上發表。
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