美国国家航空航天局的韦伯揭示了来自冰冷的半人马座29P的不寻常的挥发性气体喷射

(神秘的地球uux.cn)据美国国家航空航天局(Ashley Balzer):受古希腊神话中半人半马生物的启发,天文学领域有自己的半人马:在木星和海王星之间绕太阳运行的遥远物体。美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜绘制了其中一个天体喷出的气体的地图,表明了其成分的多样性,并为太阳系的形成和演化提供了新的见解。

半人马座是前海王星外天体,在过去的几百万年里,由于行星的微妙引力影响,它们在海王星轨道内移动,最终可能成为短周期彗星。它们是“混合”的,因为它们正处于轨道演化的过渡阶段:许多彗星与海王星外天体(来自冷柯伊伯带储层)和短周期彗星都有共同的特征,短周期彗星是因反复靠近太阳而高度改变的天体。

美国国家航空航天局的韦伯揭示了来自冰冷的半人马座29P的不寻常的挥发性气体喷射

从侧面看,艺术家对Centaur 29P/Schwassmann-Wachmann 1的放气活动的概念。虽然之前的射电波长观测显示有一股气体射流指向地球,但天文学家使用美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜收集了关于前喷流成分的更多信息,并注意到从半人马座29P表面喷出的另外三股气体射流。图像:uux.cn美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、L.Hustak(STScI)

由于这些小型冰体正处于轨道过渡阶段,科学家们一直在研究它们的组成、它们放气活动背后的原因——地表下冰的损失——以及它们如何成为外太阳系原始冰体和进化彗星之间的联系。

一组科学家最近使用Webb的NIRSpec(近红外光谱仪)仪器获取了Centaur 29P/Schwassmann-Wachmann 1(简称29P)的数据,该天体以其高度活跃和准周期性爆发而闻名。它的强度每六到八周变化一次,使其成为外太阳系中最活跃的天体之一。他们发现了一股新的一氧化碳(CO)射流和以前从未见过的二氧化碳(CO2)气体射流,这为半人马座原子核的性质提供了新的线索。

该研究的主要作者、美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心和位于华盛顿特区的美国大学的Sara Faggi说:“半人马座可以被认为是我们行星系统形成的一些残留物。因为它们储存在非常寒冷的温度下,它们保存了太阳系早期阶段的挥发物信息。”。“韦伯真的为我们打开了分辨率和灵敏度的大门,这给我们留下了深刻的印象——当我们第一次看到这些数据时,我们很兴奋。我们从未见过这样的东西。”

韦伯和喷流

半人马座遥远的轨道和随之而来的昏暗阻碍了过去的详细观测。先前对Centaur 29P的无线电波波长观测数据显示,一个由CO组成的喷流通常指向太阳(和地球)。Webb在喷流上探测到了这张脸,由于其大镜子和红外能力,还灵敏地搜索了许多其他化学物质,包括水(H2O)和二氧化碳。后者是整个太阳系中碳储存的主要形式之一。在29P的大气中没有检测到水蒸气的迹象,这可能与该天体内极低的温度有关。

该望远镜独特的成像和光谱数据揭示了前所未有的特征:南北方向有两股二氧化碳射流,另一股一氧化碳射流指向北方。这是Centaur 29P中首次明确检测到二氧化碳。

美国国家航空航天局的韦伯揭示了来自冰冷的半人马座29P的不寻常的挥发性气体喷射

一组科学家利用美国国家航空航天局的詹姆斯·韦伯太空望远镜的光谱能力收集了半人马座29P/施瓦斯曼-瓦赫曼1号的数据,这是外太阳系中最活跃的天体之一。韦布的数据揭示了前所未有的特征:两股二氧化碳射流向南北方向喷出,一股一氧化碳射流指向北方。图像:uux.cn美国国家航空航天局、欧洲航天局、加拿大航天局、L.Hustak(STScI)、S.Faggi(NASA-GSFC、美国大学)

基于Webb收集的数据,该团队创建了喷气式飞机的3D模型,以了解它们的方向和起源。他们通过建模工作发现,喷气式飞机是从半人马座原子核的不同区域发射的,尽管韦伯无法分辨出原子核本身。射流的角度表明,原子核可能是由不同成分的不同物体组成的集合体;然而,还不能排除其他情况。

美国国家航空航天局戈达德研究的合著者杰罗尼莫·维拉纽瓦说:“半人马座29P在其表面的CO和CO2丰度上存在如此巨大的差异,这一事实表明29P可能由几个部分组成。”。“也许两个部分结合在一起,形成了这个半人马座,它是经历了不同形成路径的非常不同的物体之间的混合物。它挑战了我们关于原始物体如何在柯伊伯带中创造和储存的想法。”

持续未回答的问题(目前)

半人马座29P亮度爆发的原因,以及其通过CO和CO2喷射的放气活动背后的机制,仍然是需要进一步研究的两个主要领域。

就彗星而言,科学家们知道它们的喷流通常是由水的放气驱动的。然而,由于半人马座的位置,它们太冷了,水冰无法升华,这意味着它们的放气活动性质与彗星不同。

北卡罗来纳州布恩阿巴拉契亚州立大学这项研究的合著者亚当·麦凯说:“我们只有时间看一次这个物体,就像时间的快照。”。“我想回过头来,在更长的时间内观察半人马座29P。喷气式飞机总是有这种方向吗?也许还有另一架一氧化碳喷气式飞机在旋转周期的不同点启动?随着时间的推移观察这些喷气式飞机会让我们更好地了解是什么导致了这些爆发。”

该团队希望,随着他们对Centaur 29P的理解加深,他们可以将同样的技术应用于其他半人马。通过提高天文界对半人马的集体认识,我们可以同时更好地了解太阳系的形成和演化。

这些发现已发表在《自然》杂志上。

这些观察是2416号一般观察员计划的一部分。

詹姆斯·韦伯太空望远镜是世界上首屈一指的空间科学天文台。韦伯正在解开太阳系的谜团,展望其他恒星周围的遥远世界,探索我们宇宙的神秘结构和起源以及我们在其中的位置。韦伯是美国国家航空航天局及其合作伙伴欧洲航天局和加拿大航天局领导的一个国际项目。




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