【中国观察北京时间2025年09月08日讯】瑞典天文学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）在一个充满辐射的严酷恒星形成区域中，发现一个行星形成盘，其特点是缺乏水却富含二氧化碳。这项新发现颠覆了传统的行星生成理论，有望为深入了解星系的形成机制带来线索。
拥有近150年历史的瑞典斯德哥尔摩大学（Stockholm University）的研究团队，在一个XUE 10恒星系统中，发现其行星形成盘里面的二氧化碳含量异常高，但缺乏水分。这项新发现直接挑战了，传统关于行星诞生地的化学成分假设。
此突破性发现来自“极端紫外线环境”（XUE）合作计划，该计划旨在专注研究强辐射场如何影响行星盘的化学成分。目前该研究成果于9月1日发表在《天文学与天体物理学》杂志上。
研究团队借助NASA的JWST望远镜的中红外仪器（MIRI），以红外线波段观察距离地球约5,500光年的NGC 6357星云（龙虾星云）。他们希望借此从中发现过往未发觉的一些细节，以此了解行星形成的物理、化学条件。
原因是NGC 6357星云不仅位于我们银河系中内部，它里面还有3个主要的年轻恒星团，以及大量炽热、明亮的年轻大质量恒星，同时也富含众多翻腾的尘埃、气体云，使其成为该研究团队最佳的观察对象。
这台中红外仪器是斯德哥尔摩大学、查尔姆斯理工大学（Chalmers）的天文学家共同参与开发。主要是由一台相机和一台光谱仪组成，可以观测波长5微米到28微米的中长波红外线辐射。此外，它还配备了专门用于观测系外行星的日冕仪。
他们用这台MIRI仪器观察NGC 6357星云内部一颗新形成的恒星XUE 10。这颗恒星周围的行星形成盘，暴露在外部远紫外线（FUV）辐射下，其辐射强度是太阳附近行星的1,000倍左右。
不过，研究人员惊讶的发现，原本预期富含冰水“鹅卵石”行星形成盘却没有水分，反而富含大量的二氧化碳。该检测结果让他们感到困惑和奇怪。
原因是传统的行星形成模型认为，那些富含冰水的“鹅卵石”、陨石、其它小型天体，从寒冷的行星形成盘外部漂移到较温暖的内部区域时，就会因为高温使冰水出现升华，导致整个行星形成盘内部区域出现强烈的水蒸气特征。
另外，研究人员还从JWST数据中，清晰检测到稀有的二氧化碳同位素变体，这些变体富含碳-13（正常为碳-12）或同位素氧-17和氧-18（正常为氧-16），但该区域却未检测到氢氧根、乙炔、氰化氢等相关物质。
他们推测，MIRI仪器从XUE 10上检测的光谱数据或许能解释，原本的水分子在受到强紫外线照射后出现解离作用，才导致原本的水逐渐转变为二氧化碳。
研究团队表示，这些同位素变体还可能为长期以来关于陨石、彗星中发现的异常同位素指纹（太阳系形成的遗迹）问题，提供一些重要的线索。未来他们会继续更多研究工作，以了解这些中等质量恒星的行星形成盘。
这些天文学家认为，强烈的FUV会让“行星形成盘”出现扩散的现象。原因是FUV引起的“光蒸发现象”会使得大颗粒尘埃快速向内漂移，而小颗粒尘埃则可能会因光蒸发产生的风，出现消耗或蒸发殆尽的情况。这些气体和尘埃的消耗，可能会改变岩石、气体行星的组合型态。
斯德哥尔摩大学天文系博士生珍妮·弗雷迪亚尼（Jenny Frediani）对该校的新闻室表示，“大多数附近的行星形成盘内部区域，都以水蒸气为主，但这个盘却出奇地富含二氧化碳。事实上，这个系统中的水非常稀缺，基本无法检测到。这个结果与我们过去观察到的情况，形成了鲜明的对比。”
弗雷迪亚尼解释道，“这对当前行星形成盘的化学，与演化模型提出了挑战。因为标准的行星形成盘演化理论大多以水为基础，但较高的二氧化碳浓度已经无法用此理论来解释。”
斯德哥尔摩大学天文系研究员阿尔扬·比克（Arjan Bik）则补充道，“该结果出乎我们意料之外，这也表明无论是来自主恒星还是邻近的大质量恒星，其强烈的紫外线辐射都可能会重塑行星形成盘的化学成分。”
XUE合作计划的负责人、海德堡马克斯普朗克天文研究所（Heidelberg Max Planck Institute for Astronomy）的玛丽亚-克劳蒂亚·拉米雷斯-坦努斯（Maria-Claudia Ramirez-Tannus）表示这是一个令人兴奋的发现。
她说，“它揭示了极端辐射环境（在大质量恒星形成区域很常见）如何改变行星的构成要素。由于大多数恒星，甚至可能是大多数行星，都是在这样的区域形成的。因此了解这些影响，对于掌握行星大气的多样性以及其宜居潜力，就显得至关重要。”