2003年，哈勃提供了证据表明一颗非常古老的恒星周围有一颗巨大的系外行星。这些恒星仅含有少量较重元素，而这些元素是行星的组成部分。这意味着一些行星的形成发生在我们的宇宙非常年轻的时候，这些行星有时间在它们的原始盘内形成并长大，甚至比木星还要大。但如何呢？为了回答这个问题，天文学家使用 NASA/ESA/CSA 詹姆斯·韦伯太空望远镜研究了附近小麦哲伦星云中的恒星，该星云与早期宇宙非常相似，缺乏大量重元素。他们发现，那里的一些恒星不仅拥有形成行星的盘，而且这些盘的寿命比银河系中年轻恒星周围的盘寿命更长。
这张韦伯图像显示了 NGC 346，小麦哲伦星云中的一个巨大星团。图像上覆盖的黄色圆圈表示研究中测量的十颗恒星的位置。图片来源：NASA / ESA / CSA / STScI / Olivia C. Jones，英国 ATC / Guido De Marchi，ESTEC / Margaret Meixner，USRA。
欧洲空间研究中心的研究员 Guido De Marchi 博士说：“通过韦伯望远镜，我们对哈勃望远镜的观察结果有了强有力的证实，我们必须重新思考如何模拟年轻宇宙中的行星形成和早期演化。”技术中心。
“在早期宇宙中，恒星主要由氢和氦形成，以及极少数较重的元素，如碳和铁，这些元素后来通过超新星爆炸形成。”
美国国家科学基金会 NOIRLab 双子座天文台首席科学家埃琳娜·萨比博士说：“目前的模型预测，由于重元素很少，恒星周围的圆盘寿命很短，实际上太短了，以至于行星无法变大。”
“但哈勃确实看到了这些行星，那么如果模型不正确并且磁盘可以寿命更长怎么办？”
为了验证这个想法，天文学家对韦伯进行了训练，一个矮星系，是银河系最近的邻居之一。
特别是，他们检查了巨大的恒星形成星团，也相对缺乏较重元素。
该星团充当了研究早期遥远宇宙中具有类似条件的恒星环境的附近代理。
哈勃从 2000 年代中期对 NGC 346 的观测揭示了许多大约 20 至 3000 万年前的恒星，它们周围似乎仍然有行星形成盘。
这违背了传统观点，即这种圆盘会在两三百万年后消失。
“哈勃的发现是有争议的，不仅违背了我们银河系的经验证据，而且也违背了当前的模型，”德马奇博士说。
“这很有趣，但如果没有办法获得这些恒星的光谱，我们无法真正确定我们是否目睹了真正的吸积和盘的存在，或者只是一些人为效应。”
现在，由于韦伯的灵敏度和分辨率，科学家们首次获得了正在形成的类太阳恒星及其在附近星系中的直接环境的光谱。
“我们看到这些恒星确实被圆盘包围，即使在 20 或 3000 万年的相对古老年龄，它们仍然处于吞噬物质的过程中，”德马尔奇说。
“这也意味着，与我们银河系附近的恒星形成区域相比，行星在这些恒星周围有更多的时间形成和生长。”
这一发现反驳了之前的理论预测，即当圆盘周围的气体中重元素很少时，恒星会很快吹走圆盘。
所以磁盘的寿命会很短，甚至不到一百万年。
但是，如果圆盘在恒星周围停留的时间不够长，不足以让尘埃颗粒粘在一起、卵石形成并成为行星的核心，那么行星如何形成呢？
研究人员解释说，行星形成盘能够在重元素稀缺的环境中持续存在，可能存在两种不同的机制，甚至是组合。
首先，为了能够吹走圆盘，恒星施加辐射压力。
为了使这种压力有效，比氢和氦重的元素必须存在于气体中。
但大质量星团 NGC 346 的重元素仅占太阳化学成分的百分之十左右。
也许这个星团中的恒星需要更长的时间才能分散其圆盘。
第二种可能性是，当重元素很少时，类太阳恒星的形成必须从更大的气体云开始。
更大的气体云会产生更大的圆盘。因此，圆盘中的质量更大，因此即使辐射压力以相同的方式起作用，也需要更长的时间才能将圆盘吹走。
“恒星周围的物质越多，吸积就会持续越长的时间，”萨比博士说。
“磁盘需要十倍的时间才能消失。这对于如何形成行星以及在这些不同环境中可以拥有的系统架构类型具有影响。这太令人兴奋了。”
这学习今天发表在天体物理学杂志。
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吉多·德·马尔基等人。 2024年。当金属丰度较低时，类太阳恒星周围的原行星盘似乎寿命更长。亚太地区977、214；二：10.3847/1538-4357/ad7a63
本文改编自美国宇航局戈达德太空飞行中心韦伯任务团队的原始版本。
