首次在一顆像太陽一樣的年輕恒星周圍發現水

幾十年來，人們認為水在太陽系歷史的早期就普遍存在于太陽系的外圍，有彗星和小行星將水分輸送到地球和內行星在后期重炮轟炸時期大約 40 億年前。

柯伊伯帶（太陽系外層的“冰凍體”環）等地的大量冰層支持了這一觀點。然而，在有可能在形成的早期階段研究太陽系外系統之前，這一假設無法得到檢驗。

感謝 JWST，科學家們終于有了確鑿的證據證明這個理論是正確的。根據研究人員領導的最新一項研究約翰霍普金斯大學（JHU） 中，太空望遠鏡在圍繞 HD 181327 運行的碎片盤中檢測到水冰，HD 是一顆距離地球 155 光年的類太陽恒星。

這個系統只有 2300 萬年的歷史，與太陽系相比相當年輕（46 億年，而且還在增加！因此，星星被原行星盤這還沒有合并形成一個行星系統。研究如此年輕的恒星可以讓天文學家觀察到一個仍然在形成的早期階段.

正如約翰霍普金斯大學助理研究科學家、該研究的主要作者陳燮在最近的 NASA 上所說新聞稿:

“韋伯望遠鏡不僅明確地檢測到了水冰，還檢測到了結晶水冰，這種水冰也存在于土星的光環和我們太陽系柯伊伯帶中的冰天體。水冰的存在有助于促進行星的形成。冰冷的物質最終也可能被'輸送'到類地行星上，這些行星可能在這樣的系統中形成幾億年。

研究人員181327使用 JWST 的近紅外光譜儀（NIRSpec） 的化學證據，它揭示了系統碎片盤外側水的明顯化學痕跡。

正如預測的那樣，該系統的大部分水冰是在外層碎片環中發現的，占其質量的 20% 以上。與柯伊伯帶一樣，水也以 '骯臟的雪球' – 冰與細小的塵埃顆粒相結合。

研究人員看得越近，他們發現的水就越少。從圓盤邊緣進入的一半物質中只有 8% 由冰組成，在系統中心幾乎沒有檢測到。這可能是由于恒星紫外線輻射的蒸發，盡管也有可能有相當數量的水被鎖在巖石和小行星中。

由于水冰嚴重影響年輕恒星周圍行星的形成，因此研究結果為研究人員研究控制太陽系發展的過程提供了新的機會。他們還證實了 NASA 的斯皮策太空望遠鏡暗示了它在 2008 年觀測到這個系統的時間。

“25 年前，當我還是一名研究生時，我的導師告訴我碎片盤中應該有冰，但在韋伯望遠鏡之前，我們沒有足夠靈敏的儀器來進行這些觀察。”說太空望遠鏡科學研究所 （STScI） 的副天文學家、該研究的合著者 Christine Chen。

“最引人注目的是，這些數據看起來與望遠鏡最近對我們太陽系中柯伊伯帶天體的其他觀測相似。”

韋伯的觀察還揭示了在恒星和它的碎片盤之間有一個寬闊的、無塵的間隙。離恒星更遠的地方，碎片盤看起來類似于柯伊伯帶，那里居住著無數骯臟的雪球和小行星。此外，柯伊伯帶仍然發生碰撞，該團隊也注意到了 HD 181327。

“HD 181327 是一個非常活躍的系統，”說陳。“它的碎片盤中經常發生碰撞。當這些冰冷的物體碰撞時，它們會釋放出微小的塵土飛揚的水冰顆粒，這些顆粒的大小正好適合韋伯探測。

有了這些觀測結果，天文學家將繼續尋找水冰和碎片盤，以便使用 JWST 和其他下一代望遠鏡進行近距離觀察，其中一些望遠鏡即將發射。

研究這些積極形成的行星系統將為行星形成模型提供信息，并為我們的太陽系是如何形成的提供新的視角。

該團隊的結果是發表在日志中自然界.

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