淺談詹姆斯-韋伯太空望遠鏡對恒星及行星如何形成的冷靜看法

NASA詹姆斯-韋伯望遠鏡近紅外儀器的多儀器光學系統對準工作的持續成功使得調試小組將注意力轉移到了寒冷上，我們仔細監測中紅外儀器(MIRI)的冷卻，從而使其最終工作溫度低于7開爾文（-266攝氏度）。在這個緩慢的冷卻過程中，我們正在繼續進行其他活動--包括監測近紅外儀器。隨著MIRI的冷卻，天文臺的其他主要部件如背板和鏡面也在繼續冷卻并接近其工作溫度。

上周，韋伯團隊進行了一次駐留推進器燃燒以保持韋伯在第二拉格朗日點周圍的軌道位置。這是自韋伯在1月份到達其最終軌道以來的第二次燃燒，這些燃燒將在整個任務期間定期進行。

在過去的幾周時間里，我們一直在分享韋伯的一些預期科學，首先是對早期宇宙中第一批恒星和星系的研究。今天，我們將看到韋伯將如何在我們的銀河系內窺視恒星和行星形成的地方。韋伯太空望遠鏡科學研究所的項目科學家Klaus Pontoppidan分享了韋伯為恒星和行星形成所計劃的酷炫科學：

在科學運行的第一年，我們期望韋伯在我們的起源史上寫下全新的篇章--恒星和行星的形成。正是利用韋伯對恒星和行星形成的研究，使我們能將對成熟的系外行星的觀測跟它們的出生環境聯系起來，另外將我們的太陽系跟它自己的起源聯系起來。韋伯的紅外能力是揭示恒星和行星如何形成的理想選擇，原因有三：紅外線能很好地穿透遮蔽的塵埃、它能捕捉到年輕恒星和行星的熱能特征、能揭示重要化合物的存在如水和有機化學。

讓我們更詳細地看看每個原因。我們經常聽說，紅外光能穿過遮蔽的塵埃，并揭示出仍嵌入其母體云層的新生恒星和行星。事實上，中紅外光如MIRI所見，可以穿過比可見光厚20倍的云層。因為年輕的恒星形成得很快（無論如何，按照宇宙的標準）--在短短的10萬年內--它們的母體云層還沒有來得及散去，所以在這個關鍵階段發生的事情被隱藏在可見光中。韋伯的紅外靈敏度使我們能了解在這些最初階段所發生的事情，因為氣體和塵埃正在積極坍縮以形成新的恒星。

第二個原因跟年輕的恒星和巨行星本身有關。兩者的生命開始時都是巨大的、蓬松的結構，隨著時間的推移而收縮。雖然年輕的恒星在成熟時往往會變得更熱，而巨行星則會冷卻，但兩者通常都在紅外線中發出比可見波長更多的光。這意味著韋伯在探測新的年輕恒星和行星方面非常出色，它可以幫助我們了解它們最早的演變的物理學。以前的紅外觀測站如斯皮策太空望遠鏡只對最近的恒星形成群使用類似的技術，但韋伯將發現整個銀河系、麥哲倫云和其他地方的新年輕恒星。

最后，紅外線范圍（有時被稱為“分子指紋區”）是識別一系列化學物質存在的理想選擇，尤其是水和各種有機物。韋伯的四個科學儀器都可以利用它們的光譜模式探測各種重要的分子。它們對恒星形成前存在于冷分子云中的分子冰特別敏感，NIRCam和NIRSpec將首次全面繪制冰的空間分布圖以幫助我們了解其化學性質。MIRI還將觀測許多年輕恒星附近的溫暖分子氣體，那里可能正在形成巖質的、潛在的宜居行星。這些觀測將對大多數大分子敏感并將使我們能在行星形成的最早階段進行化學普查。毫不奇怪，韋伯早期的大量科學調查旨在測量行星系統如何構建可能對我們所知的生命的出現非常重要的分子。

我們將密切關注MIRI，因為它正在降溫。作為韋伯上唯一的中紅外儀器，MIRI將對了解恒星和行星的起源特別重要。