在可見的宇宙中，每一秒鐘就有3000多顆恒星誕生。許多行星被天文學(xué)家所稱的原行星盤所包圍，這是一個由熱氣體和塵埃組成的旋轉(zhuǎn)“煎餅”，行星就是由這些氣體和塵埃形成的。然而，人們對恒星和行星系統(tǒng)形成的確切過程仍然知之甚少。

由亞利桑那大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一組天文學(xué)家使用美國宇航局的詹姆斯韋伯太空望遠鏡獲得了一些最詳細的關(guān)于形成原行星盤的力的見解。這些觀測讓我們得以一窺46億年前太陽系的樣子。

具體來說，該團隊能夠以前所未有的細節(jié)追蹤所謂的盤狀風(fēng)。這些風(fēng)是從行星形成盤吹向太空的氣體流。這些風(fēng)主要由磁場提供動力，在一秒鐘內(nèi)可以傳播幾十英里。

研究人員的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《自然天文學(xué)》上，幫助天文學(xué)家更好地理解年輕行星系統(tǒng)是如何形成和演化的。

該論文的第一作者、亞利桑那大學(xué)月球和行星實驗室的教授伊拉里亞·帕斯庫奇(Ilaria Pascucci)表示，原行星盤中最重要的過程之一是恒星從周圍的圓盤上吞噬物質(zhì)，這被稱為吸積。

帕斯庫奇說:“恒星如何吸積質(zhì)量對周圍的圓盤如何隨著時間的推移演變有很大的影響，包括行星后來形成的方式?！薄斑@種情況發(fā)生的具體方式尚不清楚，但我們認為，由磁場驅(qū)動的風(fēng)在大部分磁盤表面可能起著非常重要的作用?！?/p>

年輕的恒星通過從圍繞它們旋轉(zhuǎn)的圓盤中吸收氣體而成長，但為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，氣體必須首先擺脫一些慣性。否則，這些氣體就會一直圍繞恒星運行，永遠不會落到它身上。天體物理學(xué)家稱這一過程為“失去角動量”，但事實證明，這一過程究竟是如何發(fā)生的還難以捉摸。

為了更好地理解角動量在原行星盤中是如何工作的，我們可以想象一下冰上的花樣滑冰運動員:把手臂放在身體旁邊會讓她旋轉(zhuǎn)得更快，而把手臂伸出來會減慢她的旋轉(zhuǎn)速度。因為它的質(zhì)量沒有改變，角動量保持不變。

要發(fā)生吸積，盤上的氣體必須失去角動量，但天體物理學(xué)家很難就這究竟是如何發(fā)生的達成一致。近年來，星盤風(fēng)作為一個重要的角色出現(xiàn)了，它把一些氣體從星盤表面帶走，同時帶走了角動量，使得剩余的氣體向內(nèi)移動，最終落在恒星上。

這篇論文的第二作者、美國宇航局太空望遠鏡科學(xué)研究所的特雷西·貝克說，由于形成原行星盤的過程還有其他的作用，因此能夠區(qū)分不同的現(xiàn)象是至關(guān)重要的。

當(dāng)圓盤內(nèi)緣的物質(zhì)被恒星的磁場推出時，即所謂的x風(fēng)，圓盤的外部部分被強烈的星光侵蝕，導(dǎo)致所謂的熱風(fēng)，其速度要慢得多。

貝克說:“為了區(qū)分磁場驅(qū)動的風(fēng)、熱風(fēng)和x風(fēng)，我們真的需要詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的高靈敏度和高分辨率。”

與狹義的x風(fēng)不同，目前研究中觀察到的風(fēng)來自更廣泛的區(qū)域，包括我們太陽系的內(nèi)部巖石行星——大致在地球和火星之間。這些風(fēng)也比熱風(fēng)延伸得更遠，達到地球和太陽之間距離的數(shù)百倍。

“我們的觀察強烈地表明，我們已經(jīng)獲得了第一張可以消除角動量的風(fēng)的圖像，并解決了恒星和行星系統(tǒng)如何形成的長期問題，”Pascucci說。

在他們的研究中，研究人員選擇了四個原行星盤系統(tǒng)，從地球上看，它們都是側(cè)面的。

月球與行星實驗室(Lunar and Planetary Laboratory)的研究生納曼·巴賈杰(Naman Bajaj)對這項研究做出了貢獻，他說:“它們的方向使圓盤上的塵埃和氣體起到了面具的作用，擋住了一些明亮的中央恒星的光，否則這些光就會擋住風(fēng)?！?/p>

通過將JWST的探測器調(diào)整到特定過渡狀態(tài)下的不同分子，研究小組能夠追蹤風(fēng)的不同層。觀測結(jié)果揭示了一個復(fù)雜的、三維結(jié)構(gòu)的中央噴流，嵌套在一個錐形的風(fēng)包層中，風(fēng)起源于越來越大的圓盤距離，類似于洋蔥的分層結(jié)構(gòu)。

根據(jù)研究人員的說法，一個重要的新發(fā)現(xiàn)是，在錐體內(nèi)部一致檢測到一個明顯的中心洞，這是由四個圓盤上的分子風(fēng)形成的。

接下來，Pascucci的團隊希望將這些觀測擴展到更多的原行星盤，以更好地了解觀測到的盤風(fēng)結(jié)構(gòu)在宇宙中的普遍程度以及它們?nèi)绾坞S著時間的推移而演變。

帕斯庫奇說:“我們相信它們可能很常見，但有四個物體，很難說?！薄拔覀兿胗谜材匪埂ろf伯獲得一個更大的樣本，然后看看我們是否能探測到恒星聚集和行星形成時這些風(fēng)的變化?！?/p>