韦伯太空望远镜明年发射！将能揭开，并探索宇宙的许多奥秘和起源
在风景如画的猎户座星云中 ， 一个熙熙攘攘的恒星托儿所 ， 将成为美国宇航局詹姆斯·韦伯太空望远镜的研究对象之一 ， 韦伯太空望远镜拖了又拖 ， 但已计划于明年2021年发射 。 由负责恒星形成的韦伯跨学科科学家马克·麦考林领导的研究团队 ， 将研星云的一个内部区域 ， 称为斜方星团 ， 这个星团是大约一千颗年轻恒星的家园 ， 所有这些恒星都挤在一个只有4光年宽的空间里 ， 这大约是从太阳系到半人马座阿尔法星的距离 。
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同时也是欧洲航天局科学和探索高级顾问的McCaughrean解释说：在那里 ， 有许多非常年轻的恒星 ， 它们的年龄大约在100万岁左右 ， 一百岁年可能听起来不是很年轻 ， 但如果我们的太阳系是一个中年人 ， 这个星团中的恒星只是个婴儿 ， 只有三四天大 。 所以它们正在发生着各种各样的有趣事情 ， 这是在我们今天在周围老恒星中是看不到的 。 研究人员非常有兴趣了解恒星及其行星系统是如何在最早阶段发展起来的 。
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为什么是猎户座星云？因为猎户座是距离太阳最近的大质量恒星形成区域 。 有些离太阳较近的地方 ， 有年轻的小质量恒星 ， 但没有一个更近的地方既有大恒星又有小质量恒星 。 研究团队将研究梯形星系团中的三个有趣现象 ， 首先将研究这个星团中年轻恒星的质量分布 。 接下来 ， 将研究该星团年轻恒星周围行星形成的最早阶段 ， 这些观测是韦伯太空望远镜授予McCaughrean保证时间观测(GTO)计划的一部分 ， 因为他是韦伯跨学科科学家 。
对恒星和其他年轻天体进行排序
除了研究该星团的年轻恒星外 ， 科学家们还将观察质量低于恒星的褐矮星 ， 这些褐矮星像恒星一样 ， 通过气体和尘埃云的引力坍塌而形成 ， 但因为它们没有足够的物质 ， 它们永远不会在其中心产生聚变所需的温度和压力 。 同时还将研究质量相当于木星甚至土星的较小天体 ， 它们被称为“自由漂浮的行星质量物体” ， 并不在恒星的轨道上 ， 它们是否像其他行星一样形成是一个悬而未决的问题 。
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这些自由漂浮的行星 ， 是通过吸积恒星形成时遗留下来的原行星盘上的气体和尘埃而形成 。 这样的天体最初是作为恒星周围的行星形成 ， 还是由恒星本身形成的气体和尘埃形成？研究团队正试图回答这个问题：我们能不能找到这些极低质量物体所表现出的某种特征 ， 来帮助我们弄清它们是孤立形成的 ， 还是实际上是在围绕恒星轨道上形成的行星 ， 并在某种相互作用中被踢出去了？
【韦伯太空望远镜明年发射！将能揭开，并探索宇宙的许多奥秘和起源】
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科学家们将使用多彩的詹姆斯·韦伯太空望远镜图像来寻找质量非常低的天体 ， 然后看看这些天体中有多少是不同质量类别的 ， 例如 ， 有多少类似太阳；有多少是太阳质量的十分之一；有多少是太阳质量的百分之一 。 同时还将使用詹姆斯·韦伯太空望远镜来分析大气层 ， 这些信息将告诉研究人员 ， 这些天体是如何形成的 ， 以及它们将如何随着年龄的增长而演化 。
研究剪影
猎户座星云这个托儿所中的一些新生恒星 ， 被气体和尘埃的圆盘包围着 ， 在明亮的星云的映衬下 ， 它们看起来就像是剪影 。 天文学家认为 ， 行星应该开始在这些圆盘内形成 。 研究团队将使用韦伯望远镜的高分辨率红外成像来测量这些圆盘的大小 。 通过将它与哈勃太空望远镜拍摄的可见光图像进行比较 ， 研究小组将能了解尘埃的组成 ， 这将有助于了解行星形成的最早阶段 。
测量喷流和外流
当年轻恒星从它们周围的气体和尘埃中聚集物质时 ， 大多数也会以喷流和流出的方式 ， 将其中的一小部分从两极喷出 。 这个过程是恒星形成过程中不可或缺的一部分 。 因为猎户座星云是许许多多年轻恒星的家园 ， 所以有许多大大小小的喷流和流出 。 研究小组将使用詹姆斯·韦伯太空望远镜来测量这些外流中的精细结构 ， 确定它们的速度 ， 并评估它们对周围恒星形成云的累积反馈 。 当恒星非常年轻的时候 ， 它们被构成它们的气体和尘埃所包围 。
为什么是韦伯太空望远镜？
尘埃吸收了可见波长的光 ， 并将恒星隐藏在不透明的屏幕后面 。 但是 ， 长波长光可以穿透尘埃 ， 因此 ， 即使天文学家在可见光中看不到恒星 ， 它们在红外中通常也可以探测到 。 此外 ， 当物体还很年轻并且还在形成时 ， 它们不会变得特别热 。 这意味着它们在可见光波段不会发出明亮的光 ， 而是在红外线中发出大部分光 。 使用地面望远镜的红外线研究表明 ， 在星团中有许多棕矮星 。
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但一直未能发现质量在大约三倍木星以下的年轻物体 ， 这有两个原因：首先 ， 地面和被研究物体之间地球大气层在红外线中发出明亮的光 。 在某种程度上 ， 这有点像在白天做可见光天文学观测 ， 在这种光芒的衬托下 ， 你可以看到相对明亮的东西 ， 但你看不到暗淡的东西 。 而韦伯太空望远镜将发射在地球发光的大气层上方 ， 使之成为可能 。 第二个原因是 ， 与地面望远镜不同 ， 韦伯太空望远镜本身将非常寒冷 。
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比如人类在红外线中是温暖和发光的；地面望远镜也在红外线中发光 。 所以这些冰冷质量为3倍木星的天体 ， 几乎所有的光都是以相当长的波长发出 ， 而望远镜本身也在发出非常明亮的红外光 。 而在太空中 ， 韦伯太空望远镜可以冷却到完全不发红外光的程度 。 这意味着突然之间能够看到所有这些新的、非常微弱、质量极低的年轻天体 ， 而这些东西在地面上是永远看不到的 。
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因此 ， 功能强大的红外太空望远镜韦伯 ， 将独一无二地能够研究这些年轻恒星、棕矮星和自由漂浮的行星质量物体 ， 以及它们在猎户座星云等区域的原行星盘、喷流和流出 。 詹姆斯·韦伯太空望远镜将于2021年发射升空 ， 届时将成为全世界上首屈一指的空间科学天文台 。 韦伯也将解开我们太阳系中的更多谜团 ， 探索宇宙的神秘结构和起源 ， 以及我们在宇宙中的位置等等都能更上不知多少层楼 。
博科园｜研究/来自：美国宇航局戈达德太空飞行中心
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