詹姆斯·韦伯太空望远镜加入寻找新生系外
【千问解读】
艺术家绘制的围绕一颗婴儿恒星形成的气态巨行星的插图。
（图片来源：uux.cn/ESO/L.Calada）
据美国太空网（Robert Lea）：天文学家正在使用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）寻找在婴儿恒星周围形成的行星。
强大的太空望远镜很快就交付了货物，尽管方式出乎意料。
这些新生行星形成于被称为原行星盘的气体和尘埃漩涡中，在形成过程中聚集了更多的质量。
人类已经对其中许多原行星盘中进行了成像，但迄今为止，天文学家只见过其中几次正在形成的行星。
现在，由密歇根大学、亚利桑那大学和维多利亚大学的科学家领导的一个团队将JWST的灵敏红外仪器的力量添加到了这一探索中。
该团队使用大范围观测了原行星盘HL Tau、SAO 206462和MWC 758，并将观测结果添加到哈勃太空望远镜和阿塔卡马大型毫米阵列（ALMA）收集的数据中，希望能发现一颗行星正在形成。
这项调查还揭示了原行星盘和气体包层之间迄今为止从未见过的相互作用，这些气体包层更靠近位于这些盘中心的恒星。
团队成员、密歇根大学天文学家Gabriele Cugno在一份声明中表示：“基本上，在我们以足够高的分辨率和灵敏度观测到的每一个圆盘中，我们都看到了巨大的结构，如间隙、环，在SAO 206462的情况下，还有螺旋。
”。
“这些结构中的大多数（如果不是全部的话）可以通过形成行星与盘状物质相互作用来解释，但也存在其他不涉及巨行星存在的解释。
“如果我们最终能够看到这些行星，我们可以将一些结构与形成的同伴联系起来，并在更晚的阶段将形成过程与其他系统的性质联系起来。
我们最终可以将这些点联系起来，了解行星和行星系统是如何整体进化的。
”
发现一颗意想不到的行星
Cugno领导了JWST对原恒星SAO206462周围原行星盘的调查。
原恒星是一种尚未积累足够质量以触发核心氢与氦融合的恒星体，这一过程定义了像太阳这样成熟的主序星。
在SAO 206462周围的原行星盘中，研究小组发现了一颗正在形成的行星的信号，但有一个转折：这不是他们期望看到的行星。
Cugno继续说道：“几次模拟表明，这颗行星应该在圆盘内，质量大、体积大、温度高、亮度高。
但我们没有发现它。
这意味着，要么这颗行星比我们想象的要冷得多，要么它可能被一些物质遮挡，使我们无法看到它。
”。
“我们发现的是一颗不同的候选行星，但我们无法100%确定这是一颗行星，还是一颗微弱的背景恒星或星系污染了我们的图像。
“未来的观察将帮助我们准确地了解我们正在观察的内容。
”
围绕婴儿恒星SAO 206462的原行星盘中的螺旋臂。
（图片来源：uux.cn/NAOJ/斯巴鲁）
这不是SAO 206462的磁盘第一次成为焦点。
哈勃、阿尔玛和超大望远镜（VLT）都研究过这个原行星盘，这些观测结果表明它由两个强大的螺旋组成。
这些螺旋很可能是由一颗正在形成的行星形成的。
然而，在用JWST寻找这颗行星之前，该团队曾预计会看到一颗主要由氦组成的气态巨行星，如土星或木星。
Cugno说：“问题是，无论我们试图探测到什么，都比恒星暗数十万倍，甚至数百万倍。
”。
“这就像试图探测灯塔旁边的一个小灯泡。
”
JWST的近红外相机（NIRCam）使Cugno和同事能够更深入地研究SAO 206462的圆盘，并探测来自该行星的热能，其中一些热能是在物质高速下落时释放的。
Cugno说：“当物质落到行星上时，它会在表面发生冲击，并发出特定波长的发射线。
”。
“我们使用一组窄带滤波器来尝试检测这种吸积。
这以前在地面上以光学波长进行过，但这是JWST首次在红外中进行。
”
这表明一颗行星与中心原恒星的距离大约是地球和太阳距离的300倍。
气态巨星通常比这更靠近恒星，一些气态巨星在原行星盘消散后向外迁移。
NIRCam的结果排除了星盘中质量大于木星2.2倍的物体，Cugno及其同事得出结论，如果有一颗气态巨星雕刻出SAO 206462原行星盘的整齐螺旋，那么它一定非常冷。
最年轻的恒星拥有适合行星形成的物质
当Cugno和同事们观察SAO 206462周围的圆盘时，维多利亚大学的研究人员Camryn Mullin使用JWST研究了恒星HL Tauri（HL Tau）。
这是一个距离地球约450光年的婴儿，许多望远镜也对其进行了研究。
HL Tau的年龄估计不超过100万年（与我们46亿年前的中年太阳相比），是JWST原行星盘研究中最年轻的恒星。
Mullin说：“HL Tau是我们调查中最年轻的系统，仍然被落在圆盘上的大量灰尘和气体包围。
”。
“我们对JWST能够看到这种周围物质的细节水平感到惊讶，但不幸的是，它掩盖了来自潜在行星的任何信号。
”
众所周知，HL Tau的圆盘具有许多间隙和太阳系大小的环，这些环可能是行星的宿主。
然而，由于星盘充满了灰尘，而且系统还很年轻，即使是JWST也不太可能直接看到HL Tau周围的行星。
HL Tauri周围尘埃盘的ALMA图像。
（图片来源：uux.cn/ALMA（ESO/NAOJ/NRAO））
该团队能够用JWST分辨出一种被称为原恒星包络的特征。
这代表了在HL Tau周围开始聚结的灰尘和气体的密集流入。
这些原材料从恒星之间存在的星际介质、气体和尘埃流向恒星及其圆盘，最终将成为诞生行星的原材料。
寻找正在形成的行星的工作还在继续！
亚利桑那大学史都华天文台的NASA哈勃/萨根研究员Kevin Wagner用JWST检查了MWC 758的原行星盘。
这是另一个具有旋臂的原行星盘，可能表明存在一颗大质量行星。
这颗可能的行星和其他任何行星都没有在团队的研究中体现出来，但JWST的灵敏度和威力确实使他们能够限制原行星盘内任何潜在的形成行星。
这包括排除了在远离MWC 758恒星的圆盘外围有行星的可能性。
Wagner说：“在所有三个系统中都没有检测到行星，这告诉我们，造成间隙和旋臂的行星要么离宿主恒星太近，要么太微弱，无法用JWST看到。
”。
“如果后者是真的，它告诉我们，它们的质量相对较低，温度较低，被灰尘包裹，或者是这三者的某种组合——就像MWC 758中的情况一样。
”
MWC 758周围行星形成盘的图像。
（图片来源：uux.cn/ESO/A.Garufi等人；R.Dong等人；ALMA（ESO/NAOJ/NRAO））
研究人员表示，对年轻恒星周围行星形成的研究对于了解材料如何在年轻系统中分布以及像太阳系这样的成熟集合是如何形成的至关重要。
团队成员、密歇根大学天文学家迈克尔·迈耶说：“只有大约15%的像太阳这样的恒星有像木星这样的行星。
了解它们是如何形成和演化的，并完善我们的理论，这真的很重要。
”。
“一些天文学家认为，这些气态巨行星调节着水向圆盘内部形成的岩石行星的输送。
”
因此，这项调查可能最终对了解地球是如何形成的以及它是如何支持生命的至关重要。
上周发表在《天文学杂志》上的三篇论文讨论了该团队的研究。
月球上看地球四大建筑是什么，太空中能看见万里长城/造谣
流传最多的就是在月球上能看见万里长城，说万里长城在月球上看像蚯蚓！月球上看地球四大建筑是哪四个建筑呢？太空中能看见万里长城(造谣)在月球上看见地球上的建筑，从理论上来说是不可能的。
但网络上流传着一种说法，说在月球上能看见万里长城，月球上看地球四大建筑颇为流传，但并没有照片为证。
很多国内的记者还对此新闻进行了报道，那么在月球上真能看见地球上的建筑物吗?我国太空第一人杨利伟在顺利返回地面后，接受了媒体的采访。
有记者好奇地问：“你在太空上看到了万里长城了吗?”杨利伟不假思索地回答：“没有。
”记者提的这个问题也是很多人想问的，不知从何时起，“中国的万里长城是太空中能够看到的地球上惟一的人工建筑”的说法就广为流传。
据说是得到了众多宇航员的亲口核实，并有照片为证。
各大媒体争相报道，甚至有媒体煞有介事地说：“美国宇航员称，他们从月球上用肉眼能看到的人类最大的建筑物是长城。
在上面看到的长城像条黑色的蚯蚓。
”于是，这一说法更加深入人心。
月球上看地球四大建筑除了长城外还有什么呢?那么在太空中真能看到长城吗?从理论上来讲，这是绝对不可能的。
因为长城是狭窄且不规则的，而在太空中对不规则事物很难观察;不仅如此，长城平均宽度不到10米，也很容易被周围的地形背景隐没，因此仅靠肉眼，在20公里的高度就很难将它分辨出来，长城完全从人的肉眼里消失的高度也只有60公里。
这相对于航天器平均400公里的轨道高度来说，相差实在太大。
如果在月球上也能看到长城，就相当于在2688米外看一根头发丝一样。
如果说宇航员能看到长城，显然不真实，更别说月球上看地球四大建筑。
外星生物无法进太空或永久困住，因“超级地球”强重力
我们可以用火箭发射物体进入太空，这是我们习以为常的事情，但如果我们的星球质量更大呢？是否我们还能像之前正常地发射火箭和宇宙飞船？这是一个值得探索研究的问题，因为在银河系中存在大量超级地球，巨大岩石系外行星具有很强的表面重力作用。
正如一项最新研究表明，生活在这些行星的智慧外星人可能很难使用化学火箭离开这些星球，这并不意味着对于超级地球外星人而言太空旅行是不可能的，他们会找到另一种方式发射火箭。
对于搜寻地外文明狂热者来讲，这是一个非常重要的问题，因为行星大小可能决定哪些外星人可能探索和殖民太空，而一些外星人则注定生活在自己的星球摇篮之中。
超级地球行星虽然有巨大周长，但这样的星球也很可能孕育生命。
事实上，天体生物学家推测，一些超级地球行星可能是“超级宜居性”，较强的重力作用可保持密集大气层，保护生命免遭有害宇宙射线辐射（想像一下你可以节省多少防晒霜！）。
同时，超级地球的平坦地形和强表面侵蚀将形成一颗“群岛”星球，存在大量温暖和浅层海洋，适合生物多样性发展。
如果这颗星球位于恒星的宜居地带，像这样的行星可能继续孕育智能生命形式，就像我们地球人类一样，最终仰望勘测太阳系之外的宇宙空间。
在地球上，我们已经实现载人太空飞行的挑战，这归功于化学推进燃料足以产生一定的速度，使飞行器脱离地球重力（地球重力逃逸速度是每秒11千米）。
但是随着行星表面重力的增加，向太空发射火箭所需的燃料数量将呈指数级增长，但在一份两页的研究报告中，天体物理学家迈克尔·希普克（Michael Hippke）与桑内伯格天文台进行交流，试图确定使用常规火箭技术离开超级地球的实际限制，发现化学推进燃料逃离比地球质量大10倍的星球是不切实际的。
为了证明这一点，希普克考虑了从Kepler-20b表面发射常规火箭的假设挑战，Kepler-20b是距离太阳系905光年的一颗超级地球行星，它的质量差不多是地球的10倍，逃逸速度是地球的2.4倍。
这听起来产生的差距并不大，但是相应的数字信息告诉我们一个完全不同的事情，例如：要发射重量6.6吨的人造卫星，必须装载60600吨燃料，这大约是一艘大型战舰的重量。
在阿波罗任务中发射50吨重太空货物，这个火箭需要440000吨燃料，这相当于大金字塔的质量。
这显然是一项完全不切实际的壮举，但即使这是可能的，也完全无法进行证实。
希普克在研究报告中指出，因为超级地球行星为了克服重力作用，每次发射时需要大量的化学燃料，从而限制了太空发射总次数。
一种方案是从最高山顶发射火箭，但是考虑到超级地球的平坦地形结构，高山发射平台很难找到。
另一个挑战是多数超级地球缺少陆地表面积，科学家指出，多数超级地球都是水世界，如果整个地球都被单一、巨大的海洋所覆盖，在这样的水世界出现类似地球人类的智慧生命，太空探索并非完全不可能。
希普克指出，水世界星球上的火箭可以从漂浮的浮筒结构上发射，或者直接从水面上发射，水下潜艇火箭发射使用传统爆炸物将水蒸发为蒸汽。
爆炸气体的压力使导弹在管子中向上运动，这对从水下潜艇发射的洲际弹道导弹非常有效。
但是超级地球水面发射复杂性可能并不适用地球海洋火箭发射理论观点，相比之下，陆地发射条件可能与地球人类陆地发射火箭相近。
更有可能的是，希普克说超级地球生命将必须发展其他方式进入太空，其中包括：核动力火箭（但潜在巨大危险）和太空电梯（只有外星人进入太空之后才能建造） 哈佛大学天文系主任阿维·洛布（Avi Loeb）称，这篇最新研究报告仅是一个开始，关键的一点是脱离轨道比脱离地球表面更具挑战性，这是我们为什么在地球上幸运生存的另一个重要因素。
我们不仅可以很容易地逃离地球引力，而且我们还能相对容易地脱离太阳引力（从地球位置角度太阳逃逸速度为每秒42千米），这就是为什么我们能够将“旅行者号”探测器和“新视野号”探测器发射至太阳系边缘区域。
但是洛布在一份研究报告中指出，一些系外行星——特别是那些环绕矮恒星的行星——可能会阻止智慧生命进入太空并开始星际旅行。
如果化学燃料火箭不够强大，这些探测器需要像太阳帆这样的替代技术 牛津大学未来人类研究所研究员安第斯·桑德伯格（Anders Sandberg）很喜欢这篇最新研究报告，但是他表示，超级地球很可能是水世界，这意味着制造火箭会遇到金属材料缺乏的困境，很可能让生命开始变得困难，因为这可能对于早期生物分子需要一个潮湿-干燥循环。
不管怎样，希普克的研究报告表明，有一些物理条件最终会阻止太空殖民计划。
对于我们来讲，这似乎是不可能的，因此希普克的论文可能解释为什么我们的地球没有被外星人造访过。
像这样的研究让我们意识到我们的星球是多么地特殊，希望我们的文明继续下去，我们能够继续享受自己的特殊宇宙地位。
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