浅谈詹姆斯-韦伯太空望远镜对恒星及行星如何形成的冷静看法

NASA詹姆斯-韦伯望远镜近红外仪器的多仪器光学系统对准工作的持续成功使得调试小组将注意力转移到了寒冷上，我们仔细监测中红外仪器(MIRI)的冷却，从而使其最终工作温度低于7开尔文（-266摄氏度）。在这个缓慢的冷却过程中，我们正在继续进行其他活动--包括监测近红外仪器。随着MIRI的冷却，天文台的其他主要部件如背板和镜面也在继续冷却并接近其工作温度。

上周，韦伯团队进行了一次驻留推进器燃烧以保持韦伯在第二拉格朗日点周围的轨道位置。这是自韦伯在1月份到达其最终轨道以来的第二次燃烧，这些燃烧将在整个任务期间定期进行。

在过去的几周时间里，我们一直在分享韦伯的一些预期科学，首先是对早期宇宙中第一批恒星和星系的研究。今天，我们将看到韦伯将如何在我们的银河系内窥视恒星和行星形成的地方。韦伯太空望远镜科学研究所的项目科学家Klaus Pontoppidan分享了韦伯为恒星和行星形成所计划的酷炫科学：

在科学运行的第一年，我们期望韦伯在我们的起源史上写下全新的篇章--恒星和行星的形成。正是利用韦伯对恒星和行星形成的研究，使我们能将对成熟的系外行星的观测跟它们的出生环境联系起来，另外将我们的太阳系跟它自己的起源联系起来。韦伯的红外能力是揭示恒星和行星如何形成的理想选择，原因有三：红外线能很好地穿透遮蔽的尘埃、它能捕捉到年轻恒星和行星的热能特征、能揭示重要化合物的存在如水和有机化学。

让我们更详细地看看每个原因。我们经常听说，红外光能穿过遮蔽的尘埃，并揭示出仍嵌入其母体云层的新生恒星和行星。事实上，中红外光如MIRI所见，可以穿过比可见光厚20倍的云层。因为年轻的恒星形成得很快（无论如何，按照宇宙的标准）--在短短的10万年内--它们的母体云层还没有来得及散去，所以在这个关键阶段发生的事情被隐藏在可见光中。韦伯的红外灵敏度使我们能了解在这些最初阶段所发生的事情，因为气体和尘埃正在积极坍缩以形成新的恒星。

第二个原因跟年轻的恒星和巨行星本身有关。两者的生命开始时都是巨大的、蓬松的结构，随着时间的推移而收缩。虽然年轻的恒星在成熟时往往会变得更热，而巨行星则会冷却，但两者通常都在红外线中发出比可见波长更多的光。这意味着韦伯在探测新的年轻恒星和行星方面非常出色，它可以帮助我们了解它们最早的演变的物理学。以前的红外观测站如斯皮策太空望远镜只对最近的恒星形成群使用类似的技术，但韦伯将发现整个银河系、麦哲伦云和其他地方的新年轻恒星。

最后，红外线范围（有时被称为“分子指纹区”）是识别一系列化学物质存在的理想选择，尤其是水和各种有机物。韦伯的四个科学仪器都可以利用它们的光谱模式探测各种重要的分子。它们对恒星形成前存在于冷分子云中的分子冰特别敏感，NIRCam和NIRSpec将首次全面绘制冰的空间分布图以帮助我们了解其化学性质。MIRI还将观测许多年轻恒星附近的温暖分子气体，那里可能正在形成岩质的、潜在的宜居行星。这些观测将对大多数大分子敏感并将使我们能在行星形成的最早阶段进行化学普查。毫不奇怪，韦伯早期的大量科学调查旨在测量行星系统如何构建可能对我们所知的生命的出现非常重要的分子。

我们将密切关注MIRI，因为它正在降温。作为韦伯上唯一的中红外仪器，MIRI将对了解恒星和行星的起源特别重要。