韋伯望遠鏡觀測到新影像 3條碎片帶環繞北落師門

最近數十年，偵測到太陽系外有行星圍繞著不同恆星運行的許多景象，都令人振奮不已，但若省略掉像是繞著太陽運轉的碎片帶，便無法為恆星周圍的複雜架構提供完整面貌。

路透社報導，科學家今天公布韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）的觀測影像，顯示銀河系的明亮恆星北落師門（Fomalhaut）周圍有類似特徵的新細節，觀測到有3個由塵埃組成的碎片同心環，圍繞著北落師門恆星運轉，提供了迄今關於太陽系外這類結構的最完整景象。

北落師門是我們夜空中最明亮的恆星之一，也是南魚座（Piscis Austrinus）中最亮的恆星，位於距地球25光年處。一光年是光在真空中行走一年的距離，約為9.5兆公里。

天文學家最初是在1983年發現北落師門周圍有一個碎片帶。韋伯太空望遠鏡觀測到有另兩個碎片環靠近北落師門，靠近內側的較為明亮，中間那環比較狹窄。

這3條碎片帶似乎都充斥著稱為星子（planetesimals）的物體，其中有些據信是在恆星系統的歷史初期一同形成行星，其他則是維持在像小行星與彗星的碎片狀態。

這項研究報告刊登於「自然天文學」（NatureAstronomy）期刊，亞利桑那大學（University ofArizona）天文學家、報告主筆蓋斯巴（AndrasGaspar）說：「跟我們的太陽系很像，其他行星系也有小行星與彗星岩屑盤存在，這是行星形成時代所遺留的星子，經碰撞相互作用持續磨成微米大小的粒子。」

北落師門的亮度比太陽亮超過16倍，體積是太陽的近兩倍大，年齡約4億4000萬年，不到太陽的1/10，但可能已走到壽命的近一半。

這3條相互嵌套的碎片帶從北落師門往外延伸230億公里，約為地球到太陽距離的150倍長。

研究人員尚未在北落師門周圍發現任何行星，但他們懷疑這些碎片帶是受到未看到的行星的引力牽引而形成。我們的太陽系有兩條這類碎片帶，一個位於岩石行星火星與氣態巨行星木星之間的主小行星帶，另一個位於冰態巨行星海王星以外的古柏帶（Kuiperbelt）。

太陽系中最大行星木星產生的引力影響，形成了主小行星帶。古柏帶的內側邊緣有矮行星冥王星與鬩神星（Eris）還有形形色色的冰冷物體，是由最外側的行星海王星形塑而成。

韋伯太空望遠鏡2021年發射升空，從去年開始蒐集資料，今天公布的觀測影像是使用中紅外線儀器（Mid-InfraRed Instrument）發現的。

亞利桑那大學斯圖爾德天文台（StewardObservatory）天文學家、研究報告共同作者沃爾夫（Schuyler Wolff）說，「到目前為止，幾乎所有已解析的岩屑盤影像，都是類似太陽系古柏帶寒冷外部區域的影像」，像是北落師門的外帶（outer belt）。

沃爾夫說，中紅外線儀器現在可以解析類似我們的主小行星帶構成材質、溫度相對較高的碎片帶照片。

研究這些碎片帶可讓人深入了解行星的起源。沃爾夫說：「行星會在環繞年輕恆星四周的原始恆星盤（primordial disk）內形成，要理解這個行星形成程序，需對原始恆星盤如何形成與演化有完整了解。」

沃爾夫又說：「至於原始恆星盤的塵埃如何合併形成行星胚胎、以及行星大氣如何形成等，目前還有許多尚未回答的問題。岩屑盤是行星形成程序遺留的殘骸，它們的構造可為潛在的行星數量與不斷變化的歷史提供寶貴線索。」