主页 > 宇宙 > 深空探测 >

美国宇航局的韦伯探索邻近的尘土飞扬的行星系统

深空探测 | 感谢尤米说科技投递 2021-07-24 396

一个包含彗星、小行星、各种大小的岩石和大量尘埃的碎片盘围绕着画架座β星运行,它在这张 2012 年图像的中心被哈勃太空望远镜上的日冕仪挡住了。这是系统的可见光视图。美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜将使用其日冕仪和捕获称为光谱的数据在红外光下观察 Beta Pictoris,让研究人员能够更多地了解碎片盘中的气体和尘埃,其中包括许多较小的物体,如系外彗星。

Beta Pictoris 是几个计划中的韦伯观测项目的目标,其中一个由美国宇航局戈达德太空飞行中心的克里斯·斯塔克领导,两个由马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所的克里斯汀·陈领导。斯塔克的程序将在阻挡恒星的光线后直接对系统成像,以收集大量有关其尘埃的新细节。Chen 的程序将收集光谱,这些光谱像彩虹一样传播光,以揭示存在哪些元素。所有三个观测计划都将为这个附近系统的已知信息添加关键细节。

首先,回顾我们所知道的

自 1980 年代以来,Beta Pictoris 一直在无线电、红外线和可见光方面进行定期研究。这颗恒星本身的质量是我们太阳的两倍,而且温度更高,但也明显年轻得多。(太阳已有 46 亿年的历史,但画架座β 大约有 2000 万年的历史。)在这个阶段,这颗恒星是稳定的,并且至少拥有两颗行星,它们的质量都远大于木星。但是这个行星系统是非凡的,因为它是第一批系外彗星(其他系统中的彗星)被发现的地方。这个系统周围有很多尸体!

像我们自己的太阳系一样,Beta Pictoris 有一个碎片盘,其中包括彗星、小行星、各种大小的岩石,以及围绕恒星运行的各种形状的大量尘埃。(碎片盘比我们太阳系的柯伊伯带更年轻,质量可能更大,柯伊伯带始于海王星的轨道附近,是许多短周期彗星的起源地。)

这个由灰尘和碎片组成的外环也是大量活动发生的地方。鹅卵石和巨石可能会碰撞并破碎成更小的碎片 - 散发出大量灰尘。

随着太阳系的形成,年轻的圆盘最初是明亮的,并且布满了厚厚的尘埃。在最初的 1000 万年左右,随着行星的形成和清理路径,盘内出现了间隙。随着时间的推移,随着与行星的引力相互作用,这个碎片盘逐渐变薄,慢慢地扫除尘埃。来自星光和星风的稳定压力也会吹散尘埃。大约 1000 万年后,系统的最外围只剩下一个薄环,它被称为碎片盘。

按照链接下载视频

仔细检查这个行星系统

Stark 的团队将使用 Webb 的日冕仪来观察围绕整个系统的碎片盘的微弱部分。斯塔克解释说:“我们知道画架座β周围有两颗巨大的行星,更远的地方有一条小天体带,它们正在碰撞和破碎。” “但中间是什么?这个系统与我们的太阳系有多相似?来自外带的灰尘和水冰最终会进入系统的内部区域吗?这些是我们可以帮助 Webb 梳理出来的细节。”

韦伯的图像将使研究人员能够研究小尘埃颗粒如何与该系统中存在的行星相互作用。此外,Webb 将详细说明从这些物体流出的所有细尘,使研究人员能够推断出更大的岩石天体的存在以及它们在系统中的分布情况。他们还将仔细评估灰尘在温暖时如何散射光以及重新吸收和重新发射光,从而使他们能够限制灰尘的成分。通过对 Beta Pictoris 的细节进行编目,研究人员还将评估该系统与我们的太阳系的相似程度,帮助我们了解太阳系的内容是否独一无二。

STScI 的团队成员和博士后研究员 Isabel Rebollido 已经在构建Beta Pictoris 的复杂模型。第一个模型结合了有关该系统的现有数据,包括来自太空和地面天文台的无线电、近红外、远红外和可见光。她会及时添加 Webb 的图像以进行更全面的分析。

第二个模型将仅包含 Webb 的数据——并且将是他们探索的第一个模型。“韦伯观察到的光是对称的吗?” 雷波利多问道。“还是因为灰尘堆积,所以这里和那里有光的‘颠簸’?韦伯比任何其他太空望远镜都敏感得多,这让我们有机会寻找这些证据,以及我们知道存在气体的水蒸气。”

灰尘作为解码器环

将 Beta Pictoris 的碎片盘想象成一条非常繁忙的椭圆形高速公路——除了一条没有多少交通规则的高速公路。彗星和较大的岩石之间的碰撞会产生细小的尘埃颗粒,这些颗粒随后会散布在整个系统中。

“在行星之后,Beta Pictoris 系统中的大部分质量被认为是在我们无法直接观察到的较小的星子中,”陈解释道。“幸运的是,我们可以观察到小行星碰撞时留下的尘埃。”

这些灰尘是陈的团队将重点研究的地方。最小的尘埃颗粒是什么样子的?它们是紧凑的还是蓬松的?它们是由什么制成的?

“我们将分析韦伯的光谱来绘制尘埃和气体的位置——并弄清楚它们的详细成分是什么,”陈解释道。“尘埃颗粒是我们无法直接看到的小行星的‘指纹’,可以告诉我们这些小行星是由什么组成的以及它们是如何形成的。” 例如,我们太阳系中的星子是否像彗星一样富含冰?岩石小行星之间是否有高速碰撞的迹象?清楚地分析一个区域的颗粒是否比另一个区域更坚固或更蓬松将有助于研究人员了解灰尘发生了什么,并绘制出每个区域灰尘的细微差异。

“我期待着分析 Webb 的数据,因为它将提供精致的细节,”团队成员、四年级博士 Cicero X. Lu 补充道。巴尔的摩约翰霍普金斯大学的学生。“Webb 将使我们能够识别更多元素并确定它们的精确结构。”

特别是,圆盘边缘有一氧化碳云,这些研究人员非常感兴趣。它是不对称的,有一个不规则的、有斑点的一面。一种理论认为,碰撞从较大的冰冷天体中释放出尘埃和气体,从而形成了这种云。韦伯的光谱将帮助他们构建解释其起源的场景。

红外线的范围

这些研究计划之所以成为可能,是因为 Webb 旨在提供清晰、高分辨率的红外光细节。该天文台专门收集红外光 - 穿过气体和尘埃 - 包括图像和光谱。韦伯还有另一个优势——它在太空中的位置。韦伯不会受到地球大气层的阻碍,地球大气层会过滤掉某些类型的光,包括几个红外波段。该天文台将使研究人员首次能够收集到关于 Beta Pictoris 的更完整范围的红外光和数据。

这些研究将作为 Webb保证时间观察 (GTO)和一般观察员 (GO)计划的一部分进行。GTO 计划由科学家领导,他们帮助开发了天文台的关键硬件和软件组件或技术和跨学科知识。GO 计划使用双重匿名审查系统进行竞争性选择,该系统与哈勃太空望远镜上用于分配时间的系统相同。

詹姆斯韦伯太空望远镜将于 2021 年发射,届时它将成为世界上首屈一指的太空科学天文台。韦伯将解开我们太阳系的奥秘,观察其他恒星周围的遥远世界,并探索我们宇宙和我们所在位置的神秘结构和起源在里面。Webb 是由 NASA 与其合作伙伴 ESA(欧洲航天局)和加拿大航天局共同领导的一项国际计划。


标签:

MAAMX科普网 Copyright © 2018- www.maamx.com.Rights Reserved. 晋ICP备14008748号-18

本站资料均来源互联网收集整理,作品版权归作者所有,如果侵犯了您的版权,请联系我们删除。

网信办违法和不良信息举报中心 · 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 意见反馈 | 免责声明 | 标签云