天文學家小組利用美國國家航空暨太空總署詹姆斯-韋伯太空望遠鏡觀測了半人馬29P/施瓦斯曼-瓦赫曼彗星，它是外太陽系中最活躍、最引人入勝的天體之一。 望遠鏡捕捉到的高度細節導致發現了新的、以前未知的氣體噴流，這有助於為半人馬和行星的形成過程提供理論基礎。

從側面觀察半人馬29P/Schwassmann-Wachmann 1 的排氣活動的藝術家概念圖。 先前的電波波長觀測發現了一個由一氧化碳（CO）氣體組成的噴流指向地球，左圖就是從這個角度拍攝的。 來源：NASA、ESA、CSA、Leah Hustak（STScI）

受古希臘神話中半人半馬生物的啟發，天文學領域也有自己的半人馬：在木星和海王星之間圍繞太陽運行的遙遠天體。 美國國家航空暨太空總署（NASA）的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）繪製了從這些天體中的一個噴出的氣體圖，顯示了這些天體的不同成分，並為太陽系的形成和演化提供了新的見解。

半人馬29P是前跨海王星天體，在過去的數百萬年中受到行星微妙的引力影響而移入海王星軌道，最終可能成為短週期彗星。 它們是”混合體”，因為它們正處於軌道演化的過渡階段： 許多彗星既具有跨海王星天體（來自寒冷的柯伊伯帶水庫）的特徵，也具有短週期彗星的特徵。

由於這些小冰體正處於軌道過渡階段，它們一直是各種研究的主題，因為科學家試圖了解它們的成分、它們的排氣活動背後的原因–它們表面下的冰體的流失–以及它們如何成為外太陽係原始冰體和進化彗星之間的連結。

一群科學家最近利用韋伯望遠鏡的近紅外線攝譜儀（NIRSpec）取得了半人馬29P/施瓦茨曼-瓦赫曼1號（簡稱29P）的數據。 它的爆發強度每六到八週變化一次，是外太陽系中最活躍的天體之一。 他們發現了新的一氧化碳（CO）噴流和以前從未見過的二氧化碳（CO2）氣體噴流，這為了解半人馬核的性質提供了新的線索。

美國國家航空暨太空總署的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡觀測到了半人馬29P/施瓦茨曼-瓦赫曼1號，它是外太陽系中最活躍的天體之一。 半人馬是一種”混合”天體，它們與柯伊伯帶水庫中的跨海王星天體和短週期彗星有著共同的特徵。 一個科學家小組利用韋伯望遠鏡的近紅外線攝譜儀（NIRSpec）對半人馬29P進行了研究。 先前對半人馬29P的電波波長觀測數據顯示，一氧化碳（CO）氣體噴流指向地球，而韋伯望遠鏡則更詳細地解析了噴流的成分，也探測到了半人馬的多個前所未見的特徵：兩股二氧化碳（CO2）噴流分別從南北兩個方向噴出，另一股CO噴流則指向北方。 半人馬29P不同的二氧化碳和一氧化碳豐度表明，該天體可能是由不同的碎片組成的，在形成過程中凝聚在一起。 不過，目前仍在考慮用其他方案來解釋半人馬29P的排氣活動。 來源：NASA、ESA、CSA、Leah Hustak（STScI）、Sara Faggi（NASA-GSFC、美國大學）

“半人馬可以被視為我們的行星系形成過程中的一些遺留物。 由於半人馬保持了非常寒冷的溫度，因此保存了太陽系早期階段的揮發物信息，”該研究的第一作者、馬裡蘭州格林貝爾特美國太空總署戈達德太空飛行中心和華盛頓特區美利堅大學的薩拉-法吉（Sara Faggi）說。 “當我們第一次看到這些數據時，我們非常興奮。我們從未見過這樣的東西。”

半人馬的軌道遙遠，因此過去無法進行詳細觀測。 先前對半人馬29P 進行的無線電波長觀測數據顯示，其噴流大致指向太陽（和地球），由一氧化碳組成。 韋伯望遠鏡探測到了這一迎面噴流，並利用其大鏡子和紅外線功能，靈敏地搜索到了許多其他化學物質，包括水（H2O）和CO2。 後者是整個太陽系碳儲存的主要形式之一。 在29P 的大氣層中沒有檢測到明顯的水蒸氣跡象，這可能與該天體極低的溫度有關。

這是根據美國太空總署詹姆斯-韋伯太空望遠鏡的近紅外線攝譜儀（NIRSpec）收集的數據製作的動畫，描繪了半人馬29P/施瓦茨曼-瓦赫曼1的排氣活動。 半人馬29P 是外太陽系中最活躍的天體之一，亮度呈現準週期性爆發。 影片一開始就放大了半人馬29P 的概念圖。 在旋轉半人馬之前，該場景被疊加在圖形上，幫助確定四個不同的氣體噴流，以便從不同角度對該天體進行觀察。 資料來源：NASA、ESA、CSA、Leah Hustak（STScI）韋伯資料的啟示

望遠鏡獨特的成像和光譜數據揭示了前所未見的特徵：兩股CO2噴流分別從南北兩個方向噴出，另一股CO噴流則指向北方。 這是首次在半人馬29P中明確探測到CO2 。

根據韋伯收集的數據，研究小組創建了噴流的三維模型，以了解它們的方向和來源。 他們透過建模發現，這些噴流是從半人馬核的不同區域噴射出來的，儘管韋伯望遠鏡無法分辨出半人馬核本身。 這些噴流的角度表明，星核可能是由不同成分的不同天體組成的集合體；不過，還不能排除其他情況。

“半人馬29P表面的CO和CO2豐度差異如此之大，這表明半人馬29P可能是由多個部分組成的，”這項研究的共同作者、美國宇航局戈達德分部的Geronimo Villanueva說。 “也許有兩個部分凝聚在一起，形成了這個半人馬，它是經歷了不同形成路徑的不同天體之間的混合物。這挑戰了我們關於原始天體是如何產生並儲存在柯伊伯帶的想法。”

半人馬29P亮度爆發的原因，以及它透過CO和CO2 噴射器進行排氣活動的機制，仍然是需要進一步研究的兩大領域。

就彗星而言，科學家知道它們的噴流通常是由水的排氣所驅動的。 然而，由於半人馬所處的位置太寒冷，水冰無法昇華，這意味著它們的排氣活動性質與彗星不同。

北卡羅來納州布恩市阿巴拉契亞州立大學的研究合著者亞當-麥凱說：「我們只有時間觀察這個天體一次，就像時間的快照。我想回去再觀察更長一段時間的半人馬29P。 “

研究團隊希望，隨著他們對半人馬29P的了解加深，他們能將同樣的技術應用到其他天體上。 透過提高天文學界對他們P的集體認識，我們可以同時更了解太陽系的形成和演化。

這些發現發表在《自然》（Nature）上。

編譯自/ SciTechDaily