在距離地球約 525 光年的金牛座分子雲中,一顆名為 IRAS 04302 的年輕恆星正經歷著一場非凡的行星形成過程。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)與哈伯太空望遠鏡的最新觀測,以前所未有的細節揭示了這個恆星的誕生地,展示了一個巨大的、側面朝向我們的原行星盤,為我們提供了窺探行星形成早期階段的稀有機會。
IRAS 04302,因其獨特的外觀被暱稱為「蝴蝶星」,被一個龐大的氣體和塵埃盤所環繞。這個盤狀結構直徑約為 650 億公里,遠超太陽系的規模,是形成行星的原始材料。韋伯望遠鏡的中紅外儀器(MIRI)和近紅外攝影機(NIRCam),結合哈伯望遠鏡的光學觀測,共同描繪出這個盤的複雜多層次圖像,包括其厚度、密度和垂直結構。
從側面觀察 IRAS 04302 的盤狀結構,讓天文學家能夠深入研究塵埃顆粒的沉降和運動,這對於理解行星系統的早期發展至關重要。盤面上的噴流、外流和不穩定現象,進一步表明了正在進行的動態過程,這些過程正在塑造著行星可能形成的環境。盤面邊緣的塵埃帶如同一個天然的日冕儀,遮蔽了中心原恆星的光芒,使得周圍精細的結構得以顯現。盤兩側的反射星雲,由原恆星的光線照亮,形成了「蝴蝶星」的暱稱。
對 IRAS 04302 這類原行星盤的研究,對於理解行星形成的機制至關重要。韋伯望遠鏡的觀測數據,是其正在進行的探測四個側面朝向地球的原行星盤的觀測計畫的一部分,旨在了解這些環境中塵埃的演化過程,這是行星形成敘事中的關鍵環節。這些塵埃顆粒的成長被認為是行星形成過程中至關重要的一步。最初,這些顆粒是微小的,比煙塵還小,但通過碰撞和黏附(凝聚)過程,它們逐漸長大,形成更大的團塊,最終形成行星胚胎。研究像這樣盤狀結構的垂直特性,有助於理解支配這一複雜且關鍵過程的物理學,使我們能夠直接洞察創造我們自身行星家園的條件。
這些詳細的觀測不僅加深了我們對遙遠恆星系統的理解,也反映了我們太陽系的歷史,揭示了支配行星演化的普遍過程。透過韋伯和哈伯望遠鏡的協同觀測,科學家們得以同時見證盤的成長以及噴流、外流和重力不穩定性等動態現象。這項宇宙的近距離觀察是理解行星系統(包括我們自己的太陽系)如何從恆星育兒室的黑暗中誕生的里程碑,預示著對太陽系外世界起源的新見解。