72个年轻恒星系统里,66个都出现气体向外延伸的痕迹。46个吹出氢分子风,40个喷出氖离子喷流。它们正在一边造行星,一边丢掉原料。

但这不是已经成形的木星在漏气。流失的是环绕幼星的原行星盘。没有这座气体“粮仓”,木星土星一类巨行星就很难长出厚重大气。那么,它们究竟还剩多少时间?

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概念图:幼星周围的原行星盘向两极喷出物质,明亮气流并非本次观测的真实照片。

行星还没长大,粮仓先开了口

原行星盘由气体和尘埃组成。尘埃能逐渐拼成岩石核心,而气态巨行星还要从盘里吸走大量氢和氦。盘一旦散掉,后一步就很难继续。

研究团队调取韦布中红外仪器的档案数据,检查了72个倾角较大的盘。它们大多围绕年轻、质量接近太阳或更小的恒星

这72个目标处在不同演化阶段。它们不是同一个系统的连续录像,而是一组“年龄切片”。研究者把这些切片排在一起,寻找气体流失怎样随吸积活动改变。

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论文汇总的氢分子发射图。亮色结构向盘外延伸,其中不少呈锥形或双叶状。

韦布没有看见风,而是看见两种“烟”

太空中的风不能靠树叶来显示。团队追踪了两类中红外谱线:氢分子像较宽的“烟”,常勾出锥形盘风;电离氖则常标出速度更快、更集中的喷流。

结果很普遍。66除以72约为91.7%,也就是超过九成目标出现至少一种延展气体。氢分子风占约63.9%,氖喷流占约55.6%,其中34个系统两者同时存在。

研究者还把谱线图与望远镜的点扩散轮廓比较。只有发射范围确实更大,才会被列为延展结构。这能减少把仪器模糊误认成盘风的风险。

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上排是谱线强度图,下排比较光通量随半径的变化,用来区分延展气体与仪器造成的模糊。

年轻时磁场猛吹,后来辐射接班

吸积旺盛时,磁场会把盘里的物质抬起并甩向外,形成窄喷流和宽盘风。这个过程也会带走角动量,让剩余物质更容易落向恒星。

随着吸积减弱,喷流和较热的氢分子风更快消退。恒星的紫外线、X射线随后能深入盘表面,把气体加热并蒸发出去。盘风于是逐渐从分子成分转向原子成分。

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较热的氢分子谱线更多出现在吸积较强的盘中,支持盘风会随系统演化而改变。

倒计时看见了,终点还没算出

这项研究没有直接拍到巨行星形成,也没有量出每个盘每年丢掉多少气体。它确认的是气体流出的形态、出现比例,以及这些现象与吸积率的关系。

因此,科学家还不能给所有“木星幼苗”一个统一截止日。下一步要算清风从盘的哪个区域带走多少质量,才能判断哪些核心来得及吞下厚厚的大气。

现在更清楚的是,巨行星成长像一场双向竞速:固体核心要长得够快,气体盘也要散得够慢。你认为决定一个系统能否造出木星的关键,更像是核心生长速度,还是气盘消散速度?