韦伯望远镜观测到猎户座星云中的行星杀手：紫外线辐射

猎户座星云是一个充满活力和变化的天文奇观，它是由一群年轻恒星和它们周围的气体和尘埃组成的。在这个星云中，有些恒星的邻居并不友好，它们发出的紫外线辐射会破坏其他恒星周围的原行星盘，从而阻碍行星的形成。这是一项利用詹姆斯-韦伯太空望远镜（JWST）的最新观测结果揭示的惊人发现，它让我们对恒星和行星的演化过程有了更深入的了解。

原行星盘是由气体和尘埃组成的旋转圆盘，它们环绕着新生的恒星，是行星诞生的摇篮。在原行星盘中，尘埃颗粒会逐渐聚集成岩石，岩石会进一步合并成行星胚胎，最终形成行星。然而，并不是所有的原行星盘都能成功孕育出行星，有些原行星盘会在行星形成之前就被破坏或耗尽。

猎户座星云中就有这样一个不幸的原行星盘，它被命名为 d203-506，位于距离我们约 1300 光年的地方。它的中心恒星是一颗红矮星，质量只有太阳的 10% 到 20%，亮度也只有太阳的 1%。这颗恒星周围的原行星盘非常紧凑，直径只有 20 个天文单位（1 个天文单位等于地球到太阳的平均距离，约为 1.5 亿公里）。这个原行星盘的年龄大约为几百万年，相当于一个刚出生的婴儿，而我们的太阳系已经有了 46 亿年的历史。

d203-506 的邻居是一群大质量恒星，它们组成了猎户座星云中心的梯形星团，是整个星云的主要光源。这些恒星的质量都是太阳的 10 倍以上，亮度都是太阳的 10 万倍以上，它们发出的紫外线辐射非常强烈，可以穿透原行星盘的表面层，加热其中的气体，使其脱离圆盘的引力束缚，逃逸到太空中。这就是为什么 d203-506 的原行星盘每年都会流失大量的氢，这是原行星盘中最主要的成分。

一项新的研究表明，d203-506 的原行星盘正以惊人的速度消失，如果这种情况持续下去，它将在一百万年内完全消散。这意味着，这个原行星盘可能没有足够的时间和物质来形成大型的行星，比如类似于木星的气态巨行星。目前的行星形成模型表明，一个木星大小的行星至少需要一百万年才能从原行星盘中凝聚出来，因此，d203-506 的原行星盘正面临着与行星形成的竞争。

"这项新研究的第一作者、法国国家科学研究中心（CNRS）的研究科学家奥利维耶-贝尔内说："这个原行星盘的未来非常不乐观，它可能永远无法形成行星，或者只能形成一些小型的岩质行星，就像我们的太阳系中的水星和火星。"

这项研究是利用 JWST 的近红外摄谱仪（NIRSpec）对 d203-506 的原行星盘进行的观测，这是 JWST 的四个主要科学仪器之一，它可以同时测量数千个波长的光谱，从而获得恒星和原行星盘的物理和化学信息。通过分析原行星盘中氢的发射线，研究人员可以估计氢的温度、密度和流速，从而计算出原行星盘的物质流失率。

研究人员发现，d203-506 的原行星盘每年会流失约 0.1% 的氢，这相当于每年有 3 个地球质量的氢被吹走。这个数字可能看起来不大，但对于一个只有 0.01 个太阳质量的原行星盘来说，却是非常可观的。研究人员还发现，原行星盘中的气体温度高达 10 000 K，这是由于紫外线辐射的加热效应。这些结果与之前使用哈勃太空望远镜（HST）和大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）对同一个原行星盘的观测结果相一致，表明 JWST 的观测能力非常出色。

除了氢之外，原行星盘中还有其他成分，比如氧、碳、氮等，它们可以形成水、二氧化碳、甲烷等分子，这些分子对于生命的存在至关重要。然而，这些分子也会受到紫外线辐射的影响，从而被破坏或逃逸。根据同一研究小组于 2024 年 2 月 23 日发表在《自然-天文学》杂志上的一篇相关论文，d203-506 的原行星盘每个月会因为紫外线的攻击而损失相当于整个大西洋的水量。

这些分子的流失不仅会影响行星的形成，还会影响行星的气候和生物圈。例如，水是碳基生命的基本条件，也是行星表面温度的重要调节因素。如果一个行星没有足够的水，它可能会变成一个干旱的沙漠，或者一个冰冷的冻土。二氧化碳和甲烷是温室气体，它们可以增强行星的大气层对太阳辐射的吸收，从而提高行星的表面温度。如果一个行星没有足够的温室气体，它可能会变成一个寒冷的雪球，或者一个炎热的烤箱。