詹姆斯 - 韋伯太空望遠鏡在獵戶座星雲和梯形星團中探測到了 540 顆行星質量的天體,據信它們都是流浪行星。流浪行星 -- 沒有受到母恒星引力束縛的自由漂浮的世界 -- 似乎比我們想象的更爲常見。韋伯的新數據顯示,獵戶座星雲和梯形星團中有 540 顆(是的,沒錯)行星質量的天體。
這幅藝術家的印象圖展示了流浪行星的一個例子,背景是可見的 Rho Ophiuchi 雲團。流浪行星的質量與太陽系中的行星相當,但并不圍繞恒星運行,而是自己自由漫遊。圖片來源:ESO/M. 科恩梅瑟
如果得到證實,這将是迄今爲止發現的最大的流浪行星樣本。
去年,天文學家在整個銀河系中發現了 70 個自由漂浮的世界。歐洲航天局的天文學家塞缪爾 - 皮爾遜(Samuel Pearson)和馬克 - 麥考林(Mark McCaughrean)進行了觀測,并在 arXiv 上發表了一篇預印本論文。該論文尚未經過同行評審,但已提交給《自然》雜志。
這張照片顯示了利用美國宇航局 / 歐空局 / 中科院詹姆斯 - 韋伯太空望遠鏡上的 NIRCam 儀器對獵戶座星雲内部和梯形星團進行的全面觀測。這是長波彩色合成圖,它以前所未有的熱紅外敏感度聚焦于該區域的氣體、塵埃和分子。圖片來源:NASA、ESA、CSA / 科學線索和圖像處理: M. McCaughrean, S. Pearson
研究人員說,JWST 的近紅外巡天使他們發現了這 540 個行星質量候選天體的大樣本,并确定了它們的特征。研究小組稱,這些行星質量天體(PMOs)太小,不可能是恒星,因爲它們的質量遠遠低于傳統的燃燒氘的褐矮星的臨界值,甚至低至 0.6 木星質量 -- 比土星質量大不了多少。
在這一大群流浪行星中,有 42 對行星是通過引力結合在一起的,這是以前從未觀測到過的。天文學家将它們命名爲 " 木星質量雙星天體 "(JuMBOs)。
流浪恒星被踢出銀河系的圖片。資料來源:NASA、ESA、G. Bacon(STScI)、O. Gnedin(密歇根大學安娜堡分校)和 W. Brown(哈佛 - 史密森天體物理中心,馬薩諸塞州劍橋)。
研究人員在他們的論文中寫道:" 一對年輕的行星如何能夠同時被抛射出來,并在相對較遠的距離上保持結合,盡管結合力很弱,但這一點仍然非常不清楚。我們認爲,木星質量雙星或 JuMBOs 是一個真正的重大發現," 歐空局科學與探索高級顧問 McCaughrean 在 Mastodon 上說。這些行星質量的雙星天體是 " 一個非常出乎意料的結果,它挑戰了當前恒星和行星形成的理論 "。
行星的傳統定義是圍繞恒星運行的星體。此外,目前的行星形成理論認爲,木星大小的天體隻能通過在星雲中的塵埃和氣體雲内産生恒星的過程形成。
研究小組總結說:" 顯然,要想了解大量低于 [ 5 木星質量 ] 的天體是如何形成的,以及其中相當一部分是如何最終進入多個系統的,還需要進一步的模拟和建模。"
行星如何 " 叛逃 " 的确切機制尚不清楚,但存在幾種理論。這些理論包括:行星在與其他經過的恒星的引力相互作用下被拉離一顆恒星,或被超新星踢出恒星,或在太陽死亡後自由漂浮到太空中。
另外,對于 JuMBOs,研究人員推測,行星抛射可能是由于行星在行星盤中散射或恒星之間的動力學相互作用造成的。
這張照片顯示的是利用美國宇航局 / 歐空局 / 中科院詹姆斯 - 韋伯太空望遠鏡上的 NIRCam 儀器對獵戶座星雲内部和梯形星團進行的全面觀測。這是短波長彩色合成圖,它以前所未有的紅外細節揭示了星雲、星雲中的恒星和許多其他天體。圖片來源:NASA、ESA、CSA / 科學線索和圖像處理: M. McCaughrean, S. Pearson
研究小組寫道:" 後者在梯形星團這樣的密集恒星形成區域比較常見。我們在梯形星團中看到的行星質量天體和 JuMBOs 的集合體可能來自于這兩種 " 經典 " 情況的混合,即使這兩種情況都有明顯的缺陷,或者可能需要一種新的、完全獨立的形成機制,比如無恒星盤的碎裂。"
流浪行星通常無法用可見光成像,這使得 JWST 靈敏的紅外視覺成爲尋找它們的最佳工具。
幾十年來,人們一直在研究獵戶座星雲,以觀測恒星和其他天體的形成和早期演化。它距離地球 1350 光年,肉眼可見,是獵戶座底部的一抹薄霧,是希臘神話中獵人 " 劍 " 的一部分,獵戶座就是以獵人的名字命名的。
要查看這些圖像的細節,請參見歐空局的 ESASky 應用程序,該程序具有用戶友好界面,可用于可視化和下載天文數據。這些圖像是迄今爲止觀測到的最大的 JWST 馬賽克圖像之一。