猫尾巴星系：韦伯望远镜发现恒星周围有奇怪的结构，完全无法解释
宇宙是一个充满神秘和奇迹的地方，人类一直在探索和理解它的过程中。随着科技的进步，我们有了越来越强大的工具，可以窥探宇宙的深处，发现一些令人惊叹的现象。最近，NASA 的 James Webb 望远镜（JWST）就给我们带来了一个惊喜：它发现了一颗附近恒星周围有奇怪的“猫尾巴”结构的星系，科学家无法完全解释它的形成原因。
这颗恒星叫做 Beta Pictoris，是一颗年轻的、类似太阳的恒星，距离太阳系大约 63 光年，是我们最近的邻居之一。它于 1984 年首次被发现，从此一直受到密切的研究。过去的观测显示，Beta Pictoris 的年龄不到 2000 万年，对于一颗恒星来说非常年轻。它是 Beta Pictoris 移动群的代表成员，这是一群共享相同空间运动和年龄的年轻恒星。
和所有其他的幼年恒星一样，Beta Pictoris 仍然被一个巨大的超热气体和尘埃环绕，称为原行星盘。这是一种常见的现象，因为恒星形成的过程中，会有大量的物质围绕它旋转，形成一个扁平的圆盘。随着时间的推移，尘埃和气体会冷却并开始粘在一起，形成行星、卫星和小行星，就像太阳系发生的那样。到目前为止，在这颗附近恒星的原行星盘内已经发现了两颗巨大的系外行星：Beta Pictoris b 和 Beta Pictoris c，它们的体积都是木星的几倍。
然而，在 2006 年，哈勃太空望远镜发现了一个较暗的次级盘，它围绕 Beta Pictoris 旋转，与主盘有一定的倾角。据 NASA 称，这是第一次在恒星周围看到次级盘。这个次级盘可能是由于 Beta Pictoris b 行星的引力扰动，导致主盘中的一些物质被抛出，形成一个新的盘。
现在，JWST 捕捉到的新的红外图像揭示了这个次级盘中一个有趣的新特征：一串脱离主盘的物质，向远离主盘的方向弯曲，给人一种类似于猫尾巴的外观。这些新的发现在美国天文学会第 243 次会议上展示，该会议于 2024 年 1 月 7 日至 11 日在新奥尔良举行。
“猫尾巴特征非常不寻常，”研究的合著者、NASA 戈达德太空飞行中心的天体物理学家兼 JWST 项目科学家 Christopher Stark 在一份声明中说。他补充说，这表明 Beta Pictoris 系统“可能比我们之前认为的更活跃和混乱。” 尾巴并不密集。研究人员估计，它的质量相当于我们太阳系中一些最大的小行星，分布在 160 亿公里（100 亿英里）的范围内。
尽管尾巴看起来与盘的其余部分呈陡峭的弯曲，但研究人员认为这可能是 JWST 对这颗外星恒星的倾斜视角造成的视觉错觉。相反，他们认为它只是以大约 5 度的角度偏离盘。
研究人员不太确定是什么造成了猫尾巴的形成。他们目前最好的猜测是，尾巴是由某种小行星-原行星碰撞产生的，这种碰撞将盘中的一些物质喷射出去。这些被移位的物质可能随后被恒星的光拉伸和塑造。“恒星的光将最小、最蓬松的尘埃颗粒更快地从恒星推开，而较大的颗粒则不会移动太多，从而形成了一条长长的尘埃缕，”研究的合著者、位于巴尔的摩的太空望远镜科学研究所的行星天文学家 Marshall Perrin 在声明中说。
如果真是这样，那么碰撞可能发生在 100 年前，研究人员写道。然而，使用这种事件的计算机模型来重现猫尾巴是“极其困难”的，Stark 说。因此，他补充说，需要更多的研究来证明这就是发生的事情。
猫尾巴并不是 JWST 数据中出现的唯一惊喜。望远镜还揭示了 Beta Pictoris 的两个盘有不同的温度；次级环比主盘更热，这意味着次级盘可能主要由深色的有机物质组成，而不是气体。