詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)正在帮助科学家通过加深对行星诞生地和年轻恒星周围星盘的了解，揭示行星是如何形成的。

詹姆斯韦伯太空望远镜捕捉到行星形成的终结

在《天文学杂志》上发表的一篇论文中，由亚利桑那大学的纳曼·巴贾吉(NamanBajaj)领导、包括地外文明研究所(SETIInstitute)的乌玛·戈尔蒂(UmaGorti)博士在内的一组科学家首次拍摄了来自古老的行星形成盘(仍然非常古老)的风图像。相对于太阳年轻)正在积极地分散其气体含量。该圆盘以前曾被成像过，但来自旧圆盘的风却没有。我们了解气体何时扩散很重要，因为它限制了新生行星消耗周围气体的时间。

这一发现的核心是对TCha的观测，这是一颗年轻的恒星(相对于太阳)，被一个侵蚀盘包裹着，以其巨大的尘埃间隙而闻名，其半径约为30个天文单位。天文学家首次使用稀有气体氖(Ne)和氩(Ar)的四条谱线对分散气体(又称风)进行成像，其中之一是在行星形成盘中首次检测到。[NeII]的图像显示风来自圆盘的延伸区域。

该团队都是伊拉里亚·帕斯库奇(亚利桑那大学)领导的JWST项目的成员，他们也有兴趣了解这一过程是如何发生的，以便他们能够更好地了解历史和对太阳系的影响。

巴贾吉说：“这些风可能是由高能恒星光子(恒星的光)驱动的，也可能是由编织行星形成盘的磁场驱动的。”

SETI研究所的Gorti博士几十年来一直在进行圆盘扩散研究，她与同事一起预测了JWST现在检测到的强氩气排放。她“很高兴终于能够理清风中的物理条件，了解它们是如何发射的。”

像我们的太阳系这样的行星系统似乎包含比富含气体的物体更多的岩石物体。太阳周围的行星包括内行星、小行星带和柯伊伯带。但科学家们很早就知道，形成行星的圆盘一开始的气体质量比固体质量大100倍，这就引出了一个紧迫的问题：大部分气体何时以及如何离开圆盘/系统?

在行星系统形成的早期阶段，行星在年轻恒星周围合并成一个由气体和微小尘埃组成的旋转盘。这些粒子聚集在一起，形成越来越大的块，称为星子。随着时间的推移，这些星子碰撞并粘在一起，最终形成行星。形成的行星的类型、大小和位置取决于可用物质的数量以及它们在圆盘中保留的时间。因此，行星形成的结果取决于圆盘的演化和扩散。

同一个小组在莱顿天文台的安德鲁·塞莱克博士领导的另一篇论文中，对恒星光子驱动的扩散进行了模拟，以区分两者。他们将这些模拟与实际观测结果进行比较，发现高能恒星光子的色散可以解释观测结果，因此不能排除这种可能性。

塞莱克博士描述了“事实证明，JWST对所有四条线的同时测量对于确定风的特性至关重要，并帮助我们证明大量气体正在扩散。”

结合实际情况，研究人员计算出每年扩散的质量相当于月球的质量。《天文学杂志》目前正在审阅的一篇配套论文将详细介绍这些结果。

2007年，斯皮策太空望远镜首次在几个行星形成盘上发现了[NeII]线，很快就被项目负责人、亚利桑那大学的Pascucci教授确定为风的示踪剂;这改变了研究工作的重点，集中于了解圆盘气体扩散。空间分辨的[NeII]的发现和使用JWST首次检测到[ArIII]可能成为转变我们对这一过程理解的下一步。

莱斯特大学物理学院的理查德·亚历山大教授说：“十多年前，我们首次使用氖气来研究行星形成盘，根据斯皮策的数据以及我们通过ESOVLT获得的新观察结果测试了我们的计算模拟。”天文学。我们学到了很多东西，但这些观察结果不允许我们测量磁盘损失了多少质量。新的JWST数据非常壮观，并且能够解决图像中的磁盘风问题是我从未想过的事情。随着更多类似的观测即将到来，JWST将使我们能够以前所未有的方式了解年轻的行星系统。”

此外，该小组还发现TCha的内盘是在几十年的非常短的时间尺度内演化的;他们发现TCha的JWST光谱与早期的斯皮策光谱不同。这项正在进行的工作的主要作者、亚利桑那大学的ChengyanXie表示，这种不匹配可以用一个小的、不对称的内盘来解释，该内盘在短短17年内就失去了部分质量。与其他研究一样，这也暗示TCha的圆盘正处于进化的末期。

谢补充道：“我们或许能够在有生之年目睹TCha内盘中所有尘埃团的消散。”

这些发现的意义为复杂的相互作用提供了新的见解，这些相互作用导致对行星形成至关重要的气体和尘埃的扩散。通过了解盘扩散背后的机制，科学家可以更好地预测有利于行星诞生的时间线和环境。该团队的工作展示了JWST的力量，并为探索行星形成动力学和星周盘演化开辟了新的道路。

这项工作中使用的数据是通过GeneralObserversCycle1程序PID2260(PI：I.Pascucci)使用JWST/MIRI仪器获取的。研究团队包括NamanBajaj(研究生)、IlariaPascucci教授、UmaGorti博士、RichardAlexander教授、AndrewSellek博士、JaneMorrison博士、AndrasGaspar教授、CathieClarke教授、谢成彦(研究生)学生)、GiuliaBallabio博士和DingshanDeng(研究生)。