像我們地球這樣的行星，包括有水的行星，甚至可以在已知最惡劣的恆星形成環境中形成，這種環境被來自大質量恆星的強烈紫外線所籠罩。這是詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（JWST）對這種環境的新觀測分析的主要結果。

這些觀測結果在同類觀測中尚屬首次–在JWST之前，這種詳細的觀測是不可能實現的。這對類地行星和宇宙中的生命來說都是一個好消息：可以形成這類行星的環境種類繁多。這些結果現已發表在《天文物理學雜誌通訊》（Astrophysical Journal Letters）。

一顆年輕的太陽型恆星周圍的氣體和塵埃盤中發現了水和含碳分子，這顆恆星位於銀河系中最極端的環境之一。這種圓盤是行星圍繞新生恆星形成的地方。由馬克斯-普朗克天文學研究所（MPIA）的瑪麗亞-C-拉米雷斯-坦努斯（María C. Ramírez-Tannus）領導的天文學家小組利用詹姆斯-韋伯太空望遠鏡窺探了這個圓盤的內部區域。

這個被天文學家稱為”XUE-1″的圓盤暴露在附近高溫大質量恆星的強烈紫外線輻射下。然而，即使在這樣惡劣的環境中，觀測結果還是檢測到了水和簡單的有機分子。拉米雷斯-坦努斯說：「這結果出乎意料，令人振奮！它表明，即使在銀河系最惡劣的環境中，也存在著形成類地行星的有利條件和生命的要素。

大質量恆星形成區的藝術家印象圖，前景為行星形成盤XUE-1。該區域被大質量恆星發出的紫外線所籠罩，左上角可見其中一顆恆星。圓盤附近的結構代表了研究人員在新觀測中發現的分子和塵埃。圖片來源：© Maria Cristina Fortuna (www.mariacristinafortuna.com)

大規模恆星形成區的空前細節

新的觀測結果在同類研究中尚屬首次。先前對行星形成盤的詳細觀測僅限於附近沒有大質量恆星的恆星形成區。大質量恆星形成區則完全不同：在那裡，無數恆星在大致相同的時間形成，包括一些罕見但威力巨大的超大質量恆星。在宇宙恆星形成的”黃金時代”，即大約100 億年前，大部分恆星都是在這種大質量星團中形成的。整體而言，宇宙中一半以上的恆星–包括我們的太陽–都誕生於大質量恆星形成區，同時還有它們的行星。然而，人們對這種惡劣環境對星盤內部區域的影響卻一無所知，而陸地行星可望在這些區域形成。

大質量恆星非常明亮，會發出大量高能量紫外線輻射。它們的存在會對其附近造成相當大的干擾。這種幹擾是否會經常乾擾類似太陽的恆星周圍像地球這樣的行星的形成，這還是一個未決問題–這將使類似地球的行星在這種大質量恆星簇中處於邊緣地位，並非不可能形成，但非常罕見。有一些似是而非的論點認為情況可能如此。例如，來自大質量恆星的紫外線輻射分散了外盤部分的氣體，從而抑制了塵埃粒子的生長和向內漂移，而塵埃粒子正是類地行星（以及木星或土星等巨型行星的核心）的組成部分。這很可能不利於類地行星的形成。

迄今為止，觀測結果都無助於回答這個問題。在當今宇宙中，大質量恆星形成區非常罕見，即使是最近的恆星形成區也很遠。直到最近，還沒有辦法觀測到類似太陽恆星周圍的小型星盤的任何細節。為數不多的行星形成盤距離很近，可以進行詳細觀測，但它們都位於安靜的環境中，沒有來自大質量恆星的強烈紫外線輻射，因此對回答這個問題毫無用處。

XUE 合作計畫（”極端紫外線環境”的縮寫）的標誌顯示的是Muisca 文化中的太陽神Xué。穆伊斯卡人是居住在拉米雷斯-坦努斯的家鄉哥倫比亞中部的原住民。標誌取材自波哥大附近發現的岩石藝術。圖片來源：© XUE 合作

利用JWST 探測內盤

這種情況隨著JWST 的出現而改變。當這台望遠鏡可以用於科學觀測時，拉米雷斯-坦努斯和XUE（極紫外線環境）合作小組成功申請觀測NGC 6357。這裡距離地球5500 光年，是距離最近的大質量恆星形成區之一。它也是最有希望回答內盤問題的觀測目標：NGC 6357包含十多顆高亮度大質量恆星，確保該區域可見的一些行星形成盤在其存在的大部分時間裡都暴露在強烈的紫外線輻射下。多樣性是一個重要因素：該區域包含各種類型的盤，其中一些受到的輻射較多，另一些則較少。

來自斯德哥爾摩大學的阿爾揚-比克（Arjan Bik）說：”如果強烈輻射阻礙了原行星盤內部區域行星形成的條件，那麼NGC 6357就是我們應該看到這種影響的地方。”

天文學家們進行的觀測記錄了光譜：對光線進行彩虹般的分解，從而估算出觀測區域中存在的特定分子。令他們驚訝的是，拉米雷斯-坦努斯和她的同事發現，就關鍵分子的存在（和性質）而言，NGC 6357 中至少有一個內盤（即XUE-1）與低質量恆星形成區中的同類物質並無本質差異。

韋伯天文台是未來十年最重要的天文台，為全世界成千上萬的天文學家服務。它研究我們宇宙史的每一個階段。資料來源：美國國家航空暨太空總署

嚴酷環境中的矽酸鹽、水和其他分子

拉米雷斯-坦努斯說：「我們在XUE-1的最內層區域發現了大量的水、一氧化碳、二氧化碳、氰化氫和乙炔。這為了解所產生的陸地行星最初大氣層的可能組成提供了寶貴的線索”。研究人員還發現了矽酸鹽塵埃，其數量與低質量恆星形成區域中的矽酸鹽塵埃數量相似。這是在這種極端條件下首次檢測到此類分子。

對於類地行星和宇宙生命來說，這些觀測結果是個好消息：顯然，位於一些最惡劣恆星形成環境中的類太陽恆星周圍的原行星盤內部區域，與低質量恆星一樣能夠形成類似地球的岩石行星。它們甚至提供了豐富的水，這是我們所知的生命的必要成分。至於這是否意味著在這種環境中誕生了大量的類地行星，研究人員並不能透過觀察單一圓盤來判斷。XUE合作小組正在進一步進行觀測：JWST將對NGC 6357不同部分的另外14個圓盤進行勘測，這將大大有助於解決這個重要問題。

編譯來源：ScitechDaily