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韋伯望遠鏡揭密:火焰星雲中的「迷你星體」之謎

最新天文研究終於解答了長久以來的疑問:恆星與棕矮星在形成過程中,質量究竟能小到什麼程度?位於獵戶座分子雲複合體中的火焰星雲,一直是天文學家研究恆星誕生的熱門區域。雖然哈伯太空望遠鏡已觀測多年,但隱藏在星雲緻密塵埃核心中的最小星體始終難以捕捉——直到現在。

美國航太總署(NASA)的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡憑藉其強大的紅外線觀測能力,首度偵測並統計了該區域最微弱、最微小的天體,幫助科學家確認棕矮星形成所需的最低質量門檻。

距離地球約1,400光年的火焰星雲,是個年齡不到百萬年的活躍恆星育嬰室。在這片星際搖籃中,天文學家發現了許多質量不足以點燃核心氫融合的極小天體,也就是所謂的棕矮星。

這些被戲稱為「失敗恆星」的天體會隨時間逐漸冷卻變暗,比普通恆星更難觀測。即使距離太陽系相對較近,多數望遠鏡仍難以捕捉它們的蹤跡。不過,年輕的棕矮星仍保有足夠的溫度和亮度,讓韋伯望遠鏡得以穿透火焰星雲的厚密塵埃雲氣,捕捉到這些新生天體散發的微弱紅外線光芒。

研究團隊利用韋伯的尖端效能,成功偵測到質量僅有木星2至3倍的孤立天體,甚至能發現小至半個木星質量的極端案例。德州大學奧斯汀分校的馬修·德富里奧博士解釋:「我們的研究目標是探索恆星與棕矮星形成過程中的質量下限。韋伯讓我們首次能探測到這些極低質量的天體。」

這項發現挑戰了現有的「碎裂理論」。該理論認為,孕育恆星與棕矮星的巨大分子雲會分裂成越來越小的碎片,而這個過程受到溫度、熱壓力與重力平衡的關鍵影響。密西根大學的麥可·梅耶教授補充:「如果雲氣冷卻效率夠高,它們就會塌縮並分裂。韋伯首次讓我們能實際驗證這個理論極限。」

研究資料顯示,當天體質量低於木星的2至3倍時,數量會急遽減少。德富里奧指出:「我們幾乎找不到比這個門檻更小的自由漂浮天體,這很可能就是宇宙中天體形成的質量下限。」這意味著銀河系中若存在木星質量的孤立天體,極可能是被行星系統丟擲的系外行星,而非自然形成的棕矮星。

這項突破性研究建立在哈伯望遠鏡30年觀測資料的基礎上。太空望遠鏡科學研究所的天文學家馬西莫·羅貝託強調:「韋伯為我們開啟了全新的研究領域,這是在哈伯時代完全無法想像的進展。」研究團隊將繼續運用韋伯的光譜分析工具,深入解析火焰星雲塵埃繭中各類天體的特性。

這項重大發現已獲《天文物理期刊通訊》接受刊登,將為恆星形成理論與行星研究帶來革命性影響。作為NASA與歐洲太空總署、加拿大太空署合作的國際計畫,韋伯望遠鏡正持續解開太陽系內外的宇宙之謎,幫助人類更深入理解我們在宇宙中的位置。