一些最偉大、最有趣的天文發現讓研究人員大吃一驚，即使是在研究最深入的天空區域時也是如此。這些發現往往是新技術或偶然時機的結果。在美國國家航空暨太空總署（NASA）詹姆士-韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）對蛇狀星雲的一項新研究中，兩者兼而有之。
在美國國家航空暨太空總署詹姆士-韋伯太空望遠鏡上的近紅外相機（NIRCam）拍攝的這幅蛇夫座星雲影像中，天文學家發現在一個小區域內（左上角）有一組排列整齊的原恒星外流。在韋伯望遠鏡的影像中，這些噴流呈現出紅色的明亮塊狀條紋，這是噴流撞擊周圍瓦斯和塵埃產生的沖擊波。資料來源：NASA、ESA、CSA、STScI、Klaus Pontoppidan（NASA-JPL）、Joel Green（STScI）
在星雲的一個區域，韋伯已經將以前看似模糊的球狀物解析成了清晰的原恒星外流。更讓研究人員驚訝的是，這些外流被看成是排列整齊的，這表明我們在這一區域的歷史上捕捉到了一個獨特的時刻，並提供了恒星誕生的基本資訊。
在韋伯太空望遠鏡的新影像中首次進行了同類檢測
美國國家航空暨太空總署詹姆士-韋伯太空望遠鏡的近紅外相機（NIRCam）首次捕捉到了天文學家一直希望直接拍攝的現象。在這幅令人驚嘆的蛇夫座星雲影像中，這一發現位於這個年輕的、附近恒星形成區的北部區域（見左上方）。
天文學家發現了一組有趣的原恒星外流，它們是新生恒星噴出的瓦斯射流與附近的瓦斯和塵埃高速碰撞後形成的。通常情況下，這些天體在一個區域內會有不同的方向。然而，在這裏，它們朝著同一個方向傾斜，程度相同，就像暴風雨中傾瀉而下的雨夾雪。
韋伯望遠鏡精湛的空間分辨率和近紅外波長的靈敏度使得發現這些排列整齊的天體成為可能，這為了解恒星是如何誕生的基本原理提供了資訊。
位於加利福尼亞州帕薩迪納市的美國國家航空暨太空總署噴射推進實驗室的首席研究員克勞斯-龐托皮丹（Klaus Pontoppidan）說："天文學家長期以來一直認為，當雲層塌縮形成恒星時，恒星會趨向於朝同一方向旋轉。然而，這種現象以前從未如此直接地出現過。這些排列整齊、拉長的結構是恒星誕生的基本方式的歷史記錄"。
這張來自美國國家航空暨太空總署詹姆士-韋伯太空望遠鏡的圖片顯示了蛇夫座星雲的一部份，天文學家在這裏發現了一組排列整齊的原恒星外流。這些噴流以紅色的明亮塊狀條紋為標誌，這是噴流撞擊周圍瓦斯和塵埃產生的沖擊波。在這裏，紅色代表分子氫和一氧化碳的存在。資料來源：NASA、ESA、CSA、STScI、Klaus Pontoppidan（NASA-JPL）、Joel Green（STScI）
恒星形成的機理
那麽，恒星噴流的排列與恒星的旋轉有什麽關系呢？當星際瓦斯雲撞向自身形成恒星時，它的旋轉速度會更快。瓦斯繼續向內移動的唯一方法就是去除部份自旋（稱為角動量）。年輕恒星周圍會形成一個物質盤，將物質向下輸送，就像排水口周圍的漩渦一樣。內盤中的漩渦磁場將部份物質發射成雙子噴流，以垂直於物質盤的相反方向向外噴射。
在韋伯望遠鏡的影像中，這些噴流以紅色的明亮塊狀條紋為標誌，這是噴流撞擊周圍瓦斯和塵埃產生的沖擊波。在這裏，紅色代表分子氫和一氧化碳的存在。
這幅影像顯示的是美國國家航空暨太空總署詹姆士-韋伯太空望遠鏡的近紅外相機（NIRCam）看到的蛇夫座星雲中心。在這幅影像中，整個區域中不同色調的絲狀物和縷狀物代表了雲中仍在形成的原恒星反射的星光。在某些區域，反射光前方有塵埃，在這裏呈現出橙色的漫射陰影。資料來源：NASA、ESA、CSA、STScI、Klaus Pontoppidan（NASA-JPL）、Joel Green（STScI）
增強型成像技術
韋伯望遠鏡的主要作者、巴爾的摩太空望遠鏡科學研究所的喬爾-格林（Joel Green）說："蛇夫座星雲的這一區域--蛇夫座北星雲--只有在韋伯望遠鏡上才能清晰地看到。我們現在能夠捕捉到這些極其年輕的恒星和它們的外流，其中一些恒星以前只是以圓球的形式出現，或者由於它們周圍厚厚的塵埃而在光學波長下完全看不到。"
天文學家說，在年輕恒星生命的這一時期，有幾種力量可能會改變外流的方向。其中一種方式是雙星相互旋轉，擺動方向，隨著時間的推移扭曲外流的方向。
這幅由韋伯近紅外相機（NIRCam）拍攝的蛇夫座星雲影像顯示了羅盤箭頭、比例尺和供參考的色鍵。向北和向東的羅盤箭頭顯示了影像在天空中的方位。請註意，相對於地面地圖上的方向箭頭（從上往下看），天空中的北方和東方之間的關系（從下往上看）是顛倒的。刻度條標註的單位是光年，也就是光在一個地球年所走過的距離。一光年約等於 5.88 萬億英裏或 9.46 萬億公裏。這張圖片顯示的是不可見的近紅外光波長，這些波長已被轉換成可見光的顏色。色鍵顯示了在收集光線時使用了哪些 NIRCam 濾光片。每個濾光片名稱的顏色就是用來表示透過該濾光片的紅外光的可見光顏色。資料來源：NASA、ESA、CSA、STScI、Klaus Pontoppidan（NASA-JPL）、Joel Green（STScI）
蛇夫座星雲的恒星
蛇夫座星雲距離地球 1300 光年，只有一兩百萬年的歷史，從宇宙的角度來看非常年輕。它也是一個新形成的恒星（約 10 萬年）特別密集的星團的所在地，在這張圖片的中心可以看到。其中一些恒星的品質最終將達到我們太陽的品質。
格林說："韋伯望遠鏡是一台年輕恒星天體探測機器。在這個領域中，我們可以捕捉到每一顆年輕恒星的路標，直至品質最低的恒星。我們現在看到的是一幅非常完整的畫面。"
在這張照片的整個區域中，不同色調的絲狀物和縷狀物代表了雲中仍在形成的原恒星反射的星光。在某些區域，反射光前方有灰塵，在這裏呈現出橙色的漫射陰影。
2020 年，美國國家航空暨太空總署哈伯太空望遠鏡的數據顯示，一顆恒星的行星形成盤發生了扇動或移動，"蝙蝠陰影"由此得名。在韋伯影像的中心位置可以看到這一特征。
未來研究之路
新影像和偶然發現的對齊天體實際上只是這項科學計劃的第一步。研究小組現在將利用韋伯望遠鏡的近紅外攝譜儀（NIRSpec）來研究雲的化學構成。
天文學家們對確定揮發性化學物質如何在恒星和行星形成過程中存活下來很感興趣。揮發性物質是在相對較低的溫度下昇華或從固態直接轉變為氣態的化合物，包括水和一氧化碳。然後，他們將把他們的發現與在類似型別恒星的原行星盤中發現的數量進行比較。
"從最基本的形式來看，我們都是由來自這些揮發物的物質構成的。地球上的大部份水起源於數十億年前太陽還是一顆幼年原恒星的時候，"龐托皮丹說。"觀察原恒星在形成原行星盤之前這些關鍵化合物的豐度，有助於我們了解太陽系形成時的獨特環境。"
這些觀測是第 1611 號一般觀測者計劃的一部份。研究小組的初步結果已被接受在【天體物理學報】上發表。
詹姆士-韋伯太空望遠鏡（JWST）是一個大型天基觀測站，將於 2021 年 12 月發射。它是哈伯太空望遠鏡的科學繼承者。JWST 配備了一個 6.5 米長的主鏡，專門觀測紅外光譜中的宇宙，使其能夠比以往任何時候都能回溯到更久遠的過去。這種能力使望遠鏡能夠研究最初星系的形成、恒星和行星系統的演化以及遙遠系外行星的大氣層。JWST 位於第二拉格朗日點（L2），距離地球約 150 萬公裏，旨在提供前所未有的分辨率和靈敏度，為探索宇宙開啟新的視窗。
編譯來源：ScitechDaily
