詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的重大發現：系外行星、暗物質等等

2025-12-07 10:56:48 分類：熱點 閱讀(74)

明亮、斯韋熾熱的伯太恒星沃爾夫-拉葉星124 (WR 124)距離地球約15，000光年，空望位于這張詹姆斯·韋伯太空望遠鏡合成圖像的遠鏡中心，該圖像結合了韋伯近紅外相機和中紅外儀器發出的重大近紅外和中紅外波長的光。美國宇航局于2023年3月14日發布了這張圖片?，F系星暗(Image credit: NASA,外行物質 ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team)
（神秘的地球uux.cn）據美國太空網（By Keith Cooper）：任務小組成員說，詹姆斯·韋伯太空望遠鏡已經讓我們眼花繚亂了，詹姆但最好的斯韋還來自天文臺。
“我們從望遠鏡中得到了很多精彩的伯太工作，”詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)行星科學副項目科學家斯蒂芬妮·米拉姆周二(3月14日)在得克薩斯州奧斯汀的空望西南偏南(SXSW)會議和節日上告訴觀眾。
馬里蘭州格林貝爾特美國宇航局戈達德太空飛行中心天體化學實驗室的遠鏡米拉姆補充說:“科學界正在努力分析他們自己的數據，并將其納入科學同行評審的重大出版物，現在終于取得了成果?，F系星暗”
一張轟動的新發布的WR 124的JWST圖像就是一個例子，這是一顆巨大的奇異恒星，已經脫落了大約10倍于太陽的質量。這幅壯觀的圖像是去年夏天，就在JWST開始其科學操作之后拍攝的，它說明了望遠鏡的近紅外和中紅外儀器，結合其21.3英尺寬(6.5米)的鏡面的卓越光學系統，如何能夠向天文學家展示他們從未見過的細節。
在WR 124的情況下，來自近紅外相機(NIRCam)和中紅外儀器(MIRI)的數據揭示了WR 124周圍塵埃的塊狀結構，讓天文學家更好地了解塵埃是如何產生的，塵埃粒子的大小和數量，以及來自其他這樣的“沃爾夫-拉葉星”的塵埃如何影響銀河系的整體塵埃含量，然后在下一代恒星和行星中循環利用。
“我們真正獲得許多新信息的一個領域是恒星的誕生，”Milam在SXSW活動上說。“[我們]正在以一種我們從未真正接觸過的方式理解恒星的形成，這種全新的敏感性和細節是我們以前從未有過的。我們不僅在我們自己的星系中看到了恒星的形成，甚至在其他星系中也看到了……我們現在得到了這一細節，以前我們只對自己的星系有所了解，現在擴展到宇宙中的其他星系。這真是一個令人興奮的時刻，成為這個領域的一部分，了解我們的太陽是如何誕生的，太陽系是如何形成的，這給了我們第一次真正的一瞥?！?br>通過窺視籠罩在可見光波長不透明的恒星形成區域的塵埃氣體云，JWST的紅外視覺能夠梳理出這些重要的細節。但是天文學家不僅僅想了解恒星和行星是如何形成的；他們也想更多地了解自己是如何進化的。這就是WR 124觀測的用武之地——從星云外層脫落的中心恒星質量是我們太陽的30倍，最終將爆發為超新星。JWST也承諾對行星做同樣的事情。
我們太陽系的行星是一個起點?！拔覀儗⑹褂谜材匪埂ろf伯太空望遠鏡觀察太陽系，并且已經這樣做了，”米拉姆說。JWST團隊已經發布了火星、木星和海王星的出色圖像，以及2022年9月DART撞擊小行星Dimorphos的觀測結果。
“我們將觀察我們太陽系中JWST能指出的一切，從近地小行星、彗星、星際物體、所有的行星及其衛星到我們太陽系最遠的地方，包括我們最喜歡的小行星冥王星，”米拉姆說?！八裕磥磉€會有更多。”

詹姆斯·韋伯太空望遠鏡捕捉到了這幅遙遠的冰巨人海王星的圖像。(Image credit: NASA/ESA/CSASTScI)
在我們的太陽系之外，有更多的行星圍繞其他恒星運行。迄今為止，已經發現了5000多顆系外行星，大小從比木星大的巨型行星到火星大小的小行星不等。然而，最容易研究的系外行星一直是熱木星——離它們的主星非常近的氣態巨行星，軌道半徑只有幾百萬英里——因為它們產生最強的信號。
JWST最早的系外行星結果也來自熱木星——例如WASP-39b，一顆距離我們700光年的巨型行星。JWST進行了所謂的凌日光譜學研究，在這項研究中，當行星穿過其恒星表面時，一些星光會穿過行星的大氣層。這種光被行星大氣層內的分子吸收，不同的分子吸收不同波長的光。JWST的WASP-39b大氣光譜——顯示了吸收線，這使得天文學家能夠識別相關分子——是迄今為止對系外行星大氣進行的最詳細的觀察。
“我們已經看到JWST數據非常好，非常精確，我們能夠在這些遙遠的系外行星大氣中檢測到我們從未真正期望看到的額外分子，”美國宇航局戈達德的克尼科爾·科隆說，他也在SXSW活動中發言，他是JWST系外行星科學的副項目科學家。
其中一種分子，二氧化硫，是在WASP-39b的大氣中通過光化學反應產生的。換句話說，通過陽光對大氣中的原子和分子的作用。
“我們真的不認為我們能夠看到JWST的(這些化學反應的結果)，”科隆說?！凹词刮覀冎肋@將是一個偉大的望遠鏡，[二氧化硫的檢測]仍然比預期的好得多?！?br>這意味著，隨著JWST研究和描述越來越多的系外行星，新的令人興奮的發現幾乎肯定會出現在菜單上，這些發現將能夠教會天文學家關于這些行星的形成和演化。例如，行星大氣中的氣體混合物可以給出一些跡象，表明行星形成時離它的恒星有多遠。
在JWST之前，對系外行星大氣的研究僅限于熾熱的木星，但是JWST現在也開始瞄準較小的、地球大小的行星的大氣。例如，對TRAPPIST-1系統巖石世界的觀測正在進行中，但由于這些行星比熱木星小得多，并且圍繞一顆暗淡的紅矮星運行，JWST需要更長時間才能從它們的大氣層中梳理出細節，如果它們甚至有大氣層的話。然而，在接下來的幾年里，來自TRAPPIST-1行星和其他類似世界的一些結果可能會改變我們在宇宙背景下如何看待我們自己的地球。
“我們仍然處于破譯所有系外行星數據的早期階段，”科隆說?！拔覀兿胱龅氖潜容^這些系統，然后說，‘它們和地球有什么相似之處嗎？’我很高興看到我們對那些和我們地球差不多大的行星的了解。它們可能不總是相同的溫度，它們的表面可能沒有液態海洋等等，但是我們仍然期望了解它們的整體大氣。大氣中有水嗎？有二氧化碳嗎？有沒有什么我們熟悉的東西可以聯系起來，幫助我們更好地理解外面是否有其他生命？"
無論這些答案是什么，它們都即將到來，接下來的幾年將會非常激動人心，因為JWST將會做出最終可能成為歷史性里程碑的發現。
“與JWST一起從事科學研究的頭幾年將為我們面臨的巨大的新問題和挑戰打開大門，這些問題和挑戰涉及另一個星球上是否可能存在生命，”米拉姆說。
另一個與尋找可居住的系外行星一樣吸引人們想象力的謎團是黑暗宇宙，特別是暗物質，這是一種神秘的物質，被認為是在星系和星系團中觀察到的額外引力和暗能量的原因，暗能量是推動宇宙加速膨脹的未知力量。
“我們認為，宇宙中大約75%的能量物質是我們稱為暗能量的神秘物質，另外20%是稱為暗物質的神秘物質，”Milam說?！爱斕煳膶W家不知道某樣東西是什么的時候，我們就給它貼上黑暗的標簽。令人震驚…數千億個星系、數萬億顆恒星和數不清的行星，所有這些僅占整個宇宙的5%。而剩下的，另外95%，我們不知道是什么?！?br>暗物質位于星系周圍看不見的光環中，這使得Milam將暗物質描述為星系所在的“腳手架”。
“JWST將幫助我們特別了解暗物質，”米拉姆說。"通過研究星系如何隨時間變化，我們能夠更多地了解暗物質."
JWST將無法發現暗物質是什么；這取決于粒子物理學家。但是通過觀察暗物質在星系周圍的行為，天文學家將能夠限制它的一些特性，這可以幫助物理學家確定它的性質。自從薇拉·魯賓在20世紀70年代首次發現暗物質的存在以來，研究人員就一直在問這個問題，而JWST可以幫助天文學家在我們的理解上取得一些巨大的進步。
與此同時，JWST的新發現不斷出現。
“我可以說，我們有很多從望遠鏡中獲得的精彩作品，”Milam說?！拔覀冇幸幌盗屑磳l布的新聞稿，所以這是一個非常激動人心的時刻。每周我們都會發布一些東西，所以請繼續關注，我相信你會大吃一驚的?！?