NASA的觀測儀器,特別是詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(James Webb Space Telescope),為我們提供了關於天體形成過程前所未有的數據。天文學家們最近觀測到一個富含碳元素的環行星盤,它環繞著一顆年輕的系外行星CT Cha b。這顆行星距離地球約625光年。這個天體系統被視為一個活生生的實驗室,讓我們得以研究數十億年前奠定太陽系衛星誕生基礎的過程。
CT Cha b被歸類為「超級木星」,其質量大約是我們太陽系氣態巨行星木星的17倍。這顆行星繞行著一顆金牛座T型星(T Tauri star)運行,這顆恆星的年齡僅有約200萬年。從宇宙時間尺度來看,200萬年只是轉瞬即逝的一刻,相比之下,我們的太陽系已經存在超過40億年。這種驚人的時間差異,讓科學家們能夠彷彿穿越時空,在「實時」狀態下觀察衛星的誕生過程。
這項研究的關鍵突破,是利用中紅外線儀器(MIRI)進行光譜分析,在該環行星盤中檢測到一系列複雜的分子。這些分子包括乙炔、苯、二乙炔、丙烯、乙烷以及氰化氫,同時還有二氧化碳。這種化學組成強烈表明,用於形成衛星的物質是以碳元素為主導的。特別值得注意的是,這個環行星盤與其母恆星的距離約為740億公里,其化學成分與環繞恆星的星周盤截然不同。星周盤通常富含水,但幾乎不含碳。這種顯著的差異,證明了該系統在短短200萬年內發生了快速的化學重組。
儘管目前尚未直接識別出環繞CT Cha b的衛星,但來自蘇黎世大學(University of Zurich)的加布里埃萊·庫尼奧(Gabriele Cugno)和卡內基科學研究所(Carnegie Institution for Science)的席拉·格蘭特(Sierra Grant)等科學家強調,該物質的組成與數十億年前形成木星大型衛星(如木衛一伊奧、木衛二歐羅巴、木衛三加尼米德和木衛四卡利斯托)的假想物質是相同的。這項觀測提供了寶貴的機會,使我們不僅能建立理論模型,更能直接研究控制行星系統誕生的物理和化學機制。
這項研究成果已發表於《天體物理學期刊快報》(The Astrophysical Journal Letters),為理解環行星環境的動力學和化學開啟了新的篇章。透過觀察這個年輕系統中盤面富含碳的現象,科學家們獲得了重要的參考點,以理解複雜結構如何從原始宇宙物質中演化出來。韋伯望遠鏡團隊現在的目標是研究其他年輕系統,以便進行數據比對,並完善行星形成過程的普遍規律。
