詹姆斯·韋伯與哈伯望遠鏡聯手解開「不可能」的行星形成之謎

全新的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡對一個名為NGC 346的星團進行觀測，正逐步揭示宇宙早期行星形成的方式、時間和地點。

NGC 346是什麼：它是一個疏散星團。

它在哪裡：位於杜鵑座，距離地球21萬光年。

分享時間：2024年12月16日。

它為何如此特殊：這張詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）拍攝的影像，協助天文學家解開了一個長期存在的行星形成之謎。這個謎團早在20多年前就已浮現，當時哈伯太空望遠鏡發現了宇宙中已知最古老的行星，其形成時間比科學家原本認為的可能性要早得多。

恆星在被稱為分子雲的巨大氣體和塵埃雲中形成。任何剩餘的氣體和塵埃會聚集在恆星周圍形成圓盤。而行星正是由這些圓盤形成的。科學家曾認為早期的恆星沒有行星，原因是缺乏像碳和鐵等較重的元素，這些元素是由恆星的核聚變和超新星爆發產生的。他們認為，這些較重的元素對於行星形成盤的長期存在至關重要，只有這樣行星才有足夠的時間形成。

但在2003年，哈伯望遠鏡發現了一顆巨大的行星圍繞著M4球狀星團中的一顆古老恆星執行，M4球狀星團位於銀河系中，距離地球約5600光年。球狀星團極其古老，因此缺乏較重的元素。這顆系外行星大約有130億年的歷史，這表明行星在宇宙歷史上形成的時間可能比科學家原本認為的更早。但天文學家不確定它究竟是如何在宇宙歷史早期形成的。

為了更深入瞭解早期宇宙，天文學家使用與古代星系條件相似的替代物。其中一個替代物就是星團NGC 346，它是小麥哲倫星雲（SMC）中的一個恆星形成區域，小麥哲倫星雲是一個圍繞銀河系執行的矮星系。和早期星系一樣，小麥哲倫星雲缺乏較重的元素，主要由氫和氦組成。

當天文學家將哈伯望遠鏡指向NGC 346時，他們發現有跡象表明，恆星周圍的行星形成盤存在了2000萬到3000萬年，這比理論預測的此類圓盤存活時間長了大約10倍。然而，這些跡象很微弱，所以天文學家需要更多證據。

2023年，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡利用其近紅外光譜儀和中紅外儀器前所未有的靈敏度和解析度，證實了NGC 346中長期存在的行星形成盤的存在。

2024年12月16日發表在《天體物理學雜誌》上的這些研究結果，證實了哈伯望遠鏡的發現，並表明較重元素的缺乏可能會減慢恆星消散其行星形成盤的能力，從而為行星形成提供了更多時間。另一種理論是，形成恆星的初始氣體雲可能更大，從而形成一個更巨大、更長壽的圓盤。

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