一些最偉大、最有趣的天文發現讓研究人員大吃一驚，即使在研究最深入的天空區域時也是如此。這些發現往往是新技術或偶然時機的結果。在美國國家航空暨太空總署（NASA）詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）對蛇狀星雲的一項新研究中，兩者兼具。

在美國太空總署詹姆斯-韋伯太空望遠鏡上的近紅外線相機（NIRCam）拍攝的這幅蛇夫座星雲影像中，天文學家發現在一個小區域內（左上角）有一組排列整齊的原恆星外流。在韋伯望遠鏡的圖像中，這些噴流呈現出紅色的明亮塊狀條紋，這是噴流撞擊周圍氣體和塵埃產生的衝擊波。資料來源：NASA、ESA、CSA、STScI、Klaus Pontoppidan（NASA-JPL）、Joel Green（STScI）

在星雲的一個區域，韋伯已經將以前看似模糊的球狀物解析成了清晰的原恆星外流。更讓研究人員驚訝的是，這些外流被看成是排列整齊的，這表明我們在這一區域的歷史上捕捉到了一個獨特的時刻，並提供了恆星誕生的基本資訊。

在韋伯太空望遠鏡的新影像中首次進行了同類檢測

美國國家航空暨太空總署詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的近紅外線相機（NIRCam）首次捕捉了天文學家一直希望直接拍攝的現象。在這幅令人驚嘆的蛇夫座星雲影像中，這項發現位於這個年輕的、附近恆星形成區的北部區域（見左上方）。

天文學家發現了一組有趣的原恆星外流，它們是新生恆星噴出的氣體射流與附近的氣體和塵埃高速碰撞後形成的。通常情況下，這些天體在一個區域內會有不同的方向。然而，在這裡，它們朝著同一個方向傾斜，程度相同，就像暴風雨中傾瀉而下的雨夾雪。

韋伯望遠鏡精湛的空間分辨率和近紅外線波長的靈敏度使得發現這些排列整齊的天體成為可能，這為了解恆星是如何誕生的基本原理提供了資訊。

位於加州帕薩迪納的美國太空總署噴射推進實驗室的首席研究員克勞斯-龐托皮丹（Klaus Pontoppidan）說：「天文學家長期以來一直認為，當雲層坍縮形成恆星時，恆星會趨向於朝同一方向旋轉。

這張來自美國太空總署詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的圖片顯示了蛇夫座星雲的一部分，天文學家在這裡發現了一組排列整齊的原恆星外流。這些噴流以紅色的明亮塊狀條紋為標誌，這是噴流撞擊周圍氣體和塵埃產生的衝擊波。在這裡，紅色代表分子氫和一氧化碳的存在。資料來源：NASA、ESA、CSA、STScI、Klaus Pontoppidan（NASA-JPL）、Joel Green（STScI）

恆星形成的機理

那麼，恆星噴流的排列與恆星的旋轉有什麼關係呢？當星際氣體雲撞向自身形成恆星時，它的旋轉速度會更快。氣體繼續向內移動的唯一方法是去除部分自旋（稱為角動量）。年輕恆星周圍會形成一個物質盤，將物質向下輸送，就像排水口周圍的漩渦一樣。內盤中的漩渦磁場將部分物質發射成雙子噴流，以垂直於物質盤的相反方向向外噴射。

在韋伯望遠鏡的圖像中，這些噴流以紅色的明亮塊狀條紋為標誌，這是噴流撞擊周圍氣體和塵埃產生的衝擊波。在這裡，紅色代表分子氫和一氧化碳的存在。

這張影像顯示的是美國太空總署詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的近紅外線相機（NIRCam）看到的蛇夫座星雲中心。在這張影像中，整個區域中不同色調的絲狀物和縷狀物代表了雲中仍在形成的原始恆星反射的星光。在某些區域，反射光前方有塵埃，在這裡呈現出橘色的漫射陰影。資料來源：NASA、ESA、CSA、STScI、Klaus Pontoppidan（NASA-JPL）、Joel Green（STScI）

增強型影像技術

韋伯望遠鏡的主要作者、巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的喬爾-格林（Joel Green）說：”蛇夫座星雲的這一區域–蛇夫座北星雲–只有在韋伯望遠鏡上才能清晰地看到。

天文學家說，在年輕恆星生命的這段時期，有幾種力量可能會改變外流的方向。其中一種方式是雙星相互旋轉，擺動方向，隨著時間的推移扭曲外流的方向。

這張由韋伯近紅外線相機（NIRCam）拍攝的蛇夫座星雲影像顯示了羅盤箭頭、比例尺和供參考的色鍵。向北和向東的羅盤箭頭顯示了影像在天空中的方位。請注意，相對於地面地圖上的方向箭頭（從上往下看），天空中的北方和東方之間的關係（從下往上看）是顛倒的。刻度條標註的單位是光年，也就是光在一個地球年所走過的距離。一光年約等於5.88 兆英里或9.46 兆公里。這張圖片顯示的是看不見的近紅外光波長，這些波長已轉換成可見光的顏色。色鍵顯示了在收集光線時使用了哪些NIRCam 濾光片。每個濾光片名稱的顏色就是用來表示通過該濾光片的紅外光的可見光顏色。資料來源：NASA、ESA、CSA、STScI、Klaus Pontoppidan（NASA-JPL）、Joel Green（STScI）

蛇夫座星雲的恆星

蛇夫座星雲距離地球1300 光年，只有一、兩百萬年的歷史，從宇宙的角度來看非常年輕。它也是一個新形成的恆星（約10 萬年）特別密集的星團的所在地，在這張圖片的中心可以看到。其中一些恆星的質量最終將達到我們太陽的質量。

格林說：「韋伯望遠鏡是一台年輕恆星天體探測機器。在這個領域中，我們可以捕捉到每一顆年輕恆星的路標，直至質量最低的恆星。我們現在看到的是一幅非常完整的畫面。

在這張照片的整個區域中，不同色調的絲狀物和縷狀物代表了雲中仍在形成的原始恆星反射的星光。在某些區域，反射光線前方有灰塵，在這裡呈現出橘色的漫射陰影。

2020 年，美國太空總署哈伯太空望遠鏡的數據顯示，一顆恆星的行星形成盤發生了扇動或移動，”蝙蝠陰影”由此得名。在韋伯影像的中心位置可以看到這項特徵。

未來研究之路

新圖像和偶然發現的對齊天體實際上只是這項科學計劃的第一步。研究團隊現在將利用韋伯望遠鏡的近紅外線攝譜儀（NIRSpec）來研究雲的化學組成。

天文學家對確定揮發性化學物質如何在恆星和行星形成過程中存活下來很感興趣。揮發性物質是在相對較低的溫度下昇華或從固態直接轉變為氣態的化合物，包括水和一氧化碳。然後，他們將把他們的發現與在類似類型恆星的原始行星盤中發現的數量進行比較。

「從最基本的形式來看，我們都是由來自這些揮發物的物質構成的。地球上的大部分水起源於數十億年前太陽還是一顆幼年原恆星的時候，”龐托皮丹說。 “觀察原恆星在形成原行星盤之前這些關鍵化合物的豐度，有助於我們了解太陽系形成時的獨特環境。”

這些觀測是第1611 號一般觀測者計畫的一部分。研究小組的初步結果已被接受在《天文物理學報》上發表。

詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（JWST）是一個大型天基觀測站，將於2021 年12 月發射。它是哈伯太空望遠鏡的科學繼承者。 JWST 配備了一個6.5 公尺長的主鏡，專門觀測紅外光譜中的宇宙，使其能夠比以往任何時候都能回溯到更久遠的過去。這種能力使望遠鏡能夠研究最初星系的形成、恆星和行星系統的演化以及遙遠系外行星的大氣層。 JWST 位於第二拉格朗日點（L2），距離地球約150 萬公里，旨在提供前所未有的解析度和靈敏度，為探索宇宙開啟新的視窗。

編譯來源：ScitechDaily