第一次，韦布空间望远镜用红外线揭示了北落师门周围三个小行星带

IT之家 5 月 9 日消息，这是我们第一次看到太阳系之外小行星带的红外图像。它揭示了恒星北落师门（Fomalhaut）周围是真实场景。那里实际上有三个小行星带，其中包括两个人类以前从未见过的内部小行星带（inner belt）。

天文学家利用 NASA 的詹姆斯・韦布空间望远镜获取到了北落师门周围这一片温暖尘埃，这也为人类通过红外线在太阳系之外首次观测到的小行星带。出乎意料的是，这些尘埃结构比我们太阳系的小行星带和柯伊伯带要复杂得多。

这颗恒星向外延伸出了三个嵌套的小行星带，距离约 230 亿千米，相当于地球到太阳的距离的 150 倍。最外层小行星带的规模大约是我们太阳系的柯伊伯带的两倍，不过后者（海王星外的小天体）都是些冰冷尘埃。

韦布首次展示了前所未见的北落师门内部小行星带。它们环绕着这颗年轻而炽热的恒星。值得一提的是，它是可以用肉眼看到南双鱼座中最亮的恒星，因此也称为南鱼座 α。

小行星带是大型天体碰撞产生的碎片，类似于小行星和彗星，我们一般将其描述为“碎片盘 / 碎屑盘（debris disks）”。

“我会把北落师门描述为我们银河系其他地方发现的碎片盘的原型，因为它的成分与我们自家的行星系统中的成分颇为相似”，图森亚利桑那大学的 András Gáspár 说道，“通过观察这些环的模式，我们实际上已经可以开始绘制行星系统应该是什么样子的草图 —— 如果我们真的能拍摄到足够深的照片来看到疑似行星的话。”

据IT之家所知，哈勃空间望远镜和赫歇尔空间天文台，以及阿塔卡马大型毫米波 / 亚毫米波阵列 (ALMA) 之前已经拍摄了最外层小行星带的清晰图像，虽然它们都没有发现它的任何内部结构。这一次也是韦伯首次用红外光分辨出了星群内带。

哈勃、阿尔玛和韦伯准备联合起来对许多恒星周围的碎片盘进行全面观察。亚利桑那大学研究小组的沃尔夫说：“有了哈勃和 ALMA，我们能够对一堆柯伊伯带的类似物进行成像，我们已经了解了外盘是如何形成和演化的”“但我们需要韦伯让我们在其他地方拍摄十几个小行星带。我们可以了解到这些圆盘内部温暖区域的信息，就像哈勃和 ALMA 教给我们的更冷的外部区域一样多。”

据悉，北落师门的尘埃环是在 1983 年通过 NASA 的红外天文卫星（IRAS）观测发现的。之前的长波观测结果，包括在夏威夷莫纳克亚山的亚毫米望远镜、NASA 的斯皮策空间望远镜以及加州理工学院的亚毫米波望远镜上，也证实了这个环的存在。

“围绕北落师门分布的这些星带就像是一本悬疑小说：行星在哪里？”该研究小组的另一位成员、韦布的中红外仪器（MIRI）的美国科学负责乔治・里克说道，“我认为，很容易想到这颗星周围可能存在一个非常有趣的行星系统。”

沃尔夫补充说道。“这个结构非常令人兴奋，因为每当一个天文学家看到盘状物中的空隙和环时，他们都会说，‘可能存在一个内嵌的行星在塑造这些环！’”

此外，韦伯还拍摄了 Gáspár 所称的“大尘埃云”，这可能是两个原行星体在外环发生碰撞的证据。这与 2008 年哈勃望远镜首次在外环内发现的一颗疑似行星的特征不同。随后的哈勃观测显示，到 2014 年，这个物体已经消失了。一种合理的解释是，这个新发现的特征，就像之前发现的一样，是两个冰体相互碰撞后形成的非常细小的尘埃粒子组成的膨胀云。

原行星盘围绕恒星的想法可以追溯到 18 世纪末，当时天文学家伊曼努尔・康德和皮埃尔・西蒙・拉普拉斯分别独立提出了太阳和行星由旋转的气体云形成的理论，这些气体云在重力作用下坍塌并变平。随着行星的形成和系统中原始气体的消散，碎片盘的形成要晚一些。它们表明，像小行星这样的小天体正在发生灾难性的碰撞，并将它们的表面粉碎成巨大的尘埃和其他碎片云。对其尘埃的观测为了解系外行星系统的结构提供了独特的线索，可以深入到地球大小的行星，甚至小行星，这些行星太小了，无法单独观察。

目前，该团队的研究结果已经发表在《自然天文学》杂志上，感兴趣的用户可以去看一下。

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