JWST 发现了六颗流氓行星,没有一颗恒星可以称之为家

我们认为行星是宿主恒星固有的受限子星。

然而,太空是一个奇怪而多变的东西;对象并不总是遵循我们认为它们应该遵循的规则。

JWST,天文学家在英仙座形成恒星星云的华丽环境中,捕捉到了六个“流氓”的行星大小的物体,它们不受束缚地与任何恒星一起飞驰,在星际空间中狂野而自由地飞行。

“我们正在探索恒星形成过程的极限,”天体物理学家 Adam Langeveld 说约翰霍普金斯大学。

“如果你有一个看起来像年轻木星那么,在合适的条件下,它有没有可能成为一颗星星呢?这是理解恒星和行星形成的重要背景。

我们有几种方法可以构建一个宇宙天体。恒星被认为是自上而下的形成:在适当密度的尘埃和气体云中,一团在重力作用下坍塌,并从围绕它旋转的物质盘中积累越来越多的质量,直到其中心的压力和热量高到足以点燃氢聚变。

至少一些行星被认为是自下而上的过程形成的,由恒星完成形成时留在圆盘中的物质形成的。在这种情况下,材料块开始静电粘在一起,然后是重力粘在一起,最终积累足够的材料以形成分化的核心和地幔。

目前尚不清楚这些形成机制之间的界限在哪里。正是这个问题促使研究人员将 JWST 指向一个名为NGC 1333 年在英仙座中,一个充满由内部气体新形成的年轻恒星团的区域。

JWST 拍摄的恒星形成星云 NGC 1333 的图像。(ESA/Webb, NASA & CSA, A. Scholz, K. Muzic, A. Langeveld, R. Jayawardhana)

“我们利用韦伯望远镜在红外波长上前所未有的灵敏度来搜索年轻星团中最暗的成员,试图解决天文学中的一个基本问题:一个物体能像恒星一样形成多大的光?”天体物理学家 Ray Jayawardhana 说约翰霍普金斯大学。

“事实证明,形状像恒星的最小自由漂浮的物体在质量上与围绕附近恒星旋转的巨型系外行星重叠。”

天文学家估计可能会有数十亿个流氓星球,在银河系中漂流。其中很大一部分会以通常的方式形成,在婴儿星星吞噬的饭菜剩饭中;繁忙的引力相互作用可以释放这些世界的恒星系泊物,并将它们送去享受无星的冒险(或成为被外星星的引力所困).

但一些流氓行星可能会以与恒星相同的方式开始发展。我们知道有一群天体的形状像恒星,但没有获得足够的质量来进行氢聚变;这些是褐矮星,大约在质量是木星质量的 13 倍和 85 倍.这些物体的质量足以支持氘的聚变——氘是一种重氢,其聚变需要较低的压力和温度。他们发光,但很暗淡。

建模表明,行星通过核心吸积自下而上形成的质量上限为少于 10 个 Jupiters.此外,NGC 1333 的种群很年轻,这种吸积需要一些时间——将它们推入这个巨大而宽阔的星系的引力相互作用也需要一些时间。

六个行星质量天体中的三个,用绿色圆圈表示。(ESA/Webb, NASA & CSA, A. Scholz, K. Muzic, A. Langeveld, R. Jayawardhana)

因此,当 JWST 发现六个质量介于木星 5 到 10 倍之间的天体时,Langeveld 和他的团队认为它们一定是由引力坍缩形成的。当他们在每个相对较小的天体周围发现圆盘时,证实了这一点,就像微型的婴儿恒星一样。

“我们的观测证实,自然界至少以两种不同的方式产生行星质量物体——从气体和尘埃云的收缩,恒星的形成方式,以及年轻恒星周围的气体和尘埃盘,就像我们太阳系中的木星一样,”Jayawardhana 说.

有趣的是,尽管 JWST 足够灵敏,可以检测到更小的天体,但研究人员没有发现小于 5 个木星的流氓世界。这表明这是分界点。低于该质量的行星可能需要通过核心吸积形成。

该团队的发现表明,这些天体非常丰富,占他们研究的星系团中所有天体的 10%。这些世界的发现暗示了令人着迷的可能性,模糊了恒星和它的行星之间,以及行星和它的卫星之间的界限。

“那些质量与巨行星相当的微小物体本身可能能够形成自己的行星,”天体物理学家 Aleks Scholz 说英国圣安德鲁斯大学。“这可能是一个微型行星系统的苗圃,其规模比我们的太阳系小得多。”

该研究已被接受天文杂志,可在arXiv.

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