摘要：韦伯太空望远镜新数据挑战对早期宇宙行星形成的理解，证实20多年前哈勃具争议性的发现。2003年哈勃发现一颗非常古老的恒星周围有一颗巨大行星，这恒星几乎和宇宙一样老。这表示宇宙还非常年轻时就有行星形成，这些行星在年轻盘状结构有足够时间形成，且长得比木星还大。但那

韦伯太空望远镜新数据挑战对早期宇宙行星形成的理解，证实20多年前哈勃具争议性的发现。2003年哈勃发现一颗非常古老的恒星周围有一颗巨大行星，这恒星几乎和宇宙一样老。这表示宇宙还非常年轻时就有行星形成，这些行星在年轻盘状结构有足够时间形成，且长得比木星还大。但那时恒星只含少量重元素，而重元素是构成行星的材料，所以当时巨大行星要如何形成？

为了解答问题，研究员利用韦伯研究邻近星系恒星，这星系像早期宇宙，缺乏大量重元素，但一些恒星不仅有行星形成盘，且比银河系年轻恒星周围圆盘寿命更长。研究员表示通过韦伯，对哈勃望远镜看到的状况有了真正证实，必须重新思考如何模拟年轻宇宙行星形成和早期演化。

早期宇宙的恒星主要由氢和氦形成，只有很少重元素如碳和铁，重元素来自第一代超新星爆炸。目前理论模型预测，由于重元素很少，恒星周围圆盘寿命很短，故行星无法变大，但哈勃确实看到行星之一，有可能原本理论模型并不正确，其实圆盘可以存活更久。

为了测试这假想，科学家将韦伯对准小麦哲伦星系，这是邻近银河系的小星系。特别研究巨大恒星形成区NGC 346，这区域也缺乏重元素，因此是研究早期遥远宇宙有类似条件恒星环境的就近选择。从哈勃2000年代中期观察NGC 346，发现许多2,000万至3,000万年历史的恒星周围似乎仍有行星形成盘，但这有违传统观点，即以往认为这些圆盘200万或300万年后就消散。

韦伯拍摄NGC 346，是小麦哲伦星系的巨大星团。黄色圆圈表示此次研究调查的十颗恒星位置。（Source：NASA/ESA/CSA/STScI/O. C. Jones (UK ATC) /G. De Marchi (ESTEC) /M. Meixner (USRA)）

之前因无法取得这些恒星的光谱，因此无法确定是否真的目睹恒星增长和圆盘存在，或只是假象效应。现在得益于韦伯的灵敏度和分辨率，科学家首次获得正在形成的类太阳恒星及附近星系环境的光谱。这些恒星确实被圆盘包围，即使2,000万或3,000万年相对古老年龄，仍在吞噬物质，这代表与银河系附近恒星形成区域相比，行星在这些恒星周围有更多时间形成生长。

这项发现反驳之前理论，即气体重元素很少时，恒星会很快吹走圆盘，这种情况下，圆盘寿命非常短，甚至不到百万年，但如果盘在恒星周围时间不够长，尘埃颗粒就无法黏聚，成为行星核心，那行星要如何形成？研究员解释可能两种机制，甚至是两种机制融合。

NGC 346光谱显示有圆盘的证据。（Source：NASA/ESA/CSA/J. Olmsted (STScI)）

首先，为了吹走圆盘，恒星光会对圆盘气体施压，当气体含比氢和氦更重的元素，过程会更有效率。NGC 346巨大星团的重元素含量只有太阳化学成分10%左右，故也许星团恒星需要更长时间吹散圆盘。第二种可能性是，当重元素很少，类太阳恒星必定是由较大气体云形成，大气体云会产生大圆盘，当圆盘质量较大，吹走圆盘便需要更长时间。研究员表示恒星周围物质越多，吸积作用持续时间就越长，圆盘可能需要十倍时间才能消失，影响如何形成行星及不同环境能拥有的行星系统类型。论文发表在《The Astrophysical Journal》期刊。

来源：科学微视角