科学家们使用詹姆斯·韦伯太空望远镜在揭示行星是如何形成方面取得了突破性的发现。通过观察原行星盘上的水蒸气，韦伯证实了一个物理过程，即被冰覆盖的固体从原行星盘的外部区域漂流到岩石行星区。

　　长期以来，理论一直认为，在原行星盘寒冷的外部区域形成的冰冷鹅卵石——与太阳系中彗星的起源相同——应该是行星形成的基本种子。这些理论的主要要求是，由于气态圆盘的摩擦，鹅卵石应该向恒星内部漂移，将固体和水带到行星上。

　　这一理论的一个基本预测是，当结冰的鹅卵石进入“雪线”内的温暖地区时——在那里冰转变为蒸汽——它们应该释放出大量的冷水蒸汽。这正是韦伯所观察到的。

　　来自德克萨斯州圣马科斯的德克萨斯州立大学的首席研究员安德里亚·班扎蒂说:“韦伯最终揭示了内盘的水蒸气和外盘上冰卵石的漂移之间的联系。”“这一发现为用韦伯研究岩石行星的形成开辟了令人兴奋的前景!”

　　纽约州波基普西瓦萨学院的研究小组成员科莱特·萨利克解释说:“过去，我们对行星形成的看法是非常静态的，几乎就像这些孤立的区域是行星形成的地方。”“现在我们实际上有证据表明这些区域可以相互作用。这也可能发生在我们的太阳系中。”

　　研究人员使用韦伯的中红外仪器(MIRI)研究了四个围绕类太阳恒星的圆盘——两个紧凑的，两个扩展的。据估计，这四颗恒星的年龄都在200万年到300万年之间，在宇宙时间里只是新生儿。

　　预计这两个光盘将经历有效的鹅卵石漂移，将鹅卵石运送到相当于海王星轨道的距离内。相比之下，延伸的圆盘上的鹅卵石被保留在多个环中，最远可达海王星轨道的6倍。

　　韦伯望远镜的观测目的是确定致密盘在其内部岩石行星区域是否有更高的水丰度，如果鹅卵石漂移更有效，并向内行星输送大量固体质量和水，就像预期的那样。研究小组选择使用MIRI的MRS(中分辨率光谱仪)，因为它对圆盘中的水蒸气很敏感。

　　结果证实了人们的预期，即与大磁盘相比，小磁盘中存在多余的冷水。

　　随着鹅卵石的漂移，每当它们遇到压力碰撞——压力增加——它们就会聚集在那里。这些压力陷阱不一定能阻止卵石漂移，但它们确实能阻止它。这似乎是在有环和间隙的大圆盘上发生的事情。

　　目前的研究表明，较大的行星可能会造成压力增加的环，而鹅卵石往往会在那里聚集。这也可能是木星在我们太阳系中的作用——抑制鹅卵石和水输送到我们小的、内部的、相对缺水的岩石行星上。

　　当数据第一次出现时，结果让研究小组感到困惑。班扎蒂回忆说:“两个月来，我们一直被这些初步结果所困扰，这些结果告诉我们，小圆盘上的水更冷，而大圆盘上的水总体上更热。”“这说不通，因为我们选择的是温度非常相似的恒星样本。”

　　只有当Banzatti把来自小圆盘的数据叠加到大圆盘的数据上时，答案才清晰地浮现出来:小圆盘在雪线内部有额外的冷水，距离海王星轨道大约10倍。

　　班扎蒂说:“现在我们终于明确地看到，是较冷的水过量了。”“这是前所未有的，完全归功于韦伯更高的分辨率。”

　　该团队的研究结果发表在《天体物理学杂志通讯》上。

　　更多信息:Andrea Banzatti等人，JWST揭示了致密盘中雪线附近多余的冷水，与卵石漂移一致，天体物理学杂志通讯(2023)。2041 - 8213 . DOI: 10.3847 / / acf5ec

　　空间望远镜科学研究所提供

　　引用本文:韦伯的发现支持长期提出的行星形成过程(2023,11月8日)，2023年11月8日检索自https://phys.org/news/2023-11-webb-long-proposed-planet-formation.html

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