天文學家利用 NASA/ESA/CSA 詹姆斯韋伯太空望遠鏡上的近紅外光譜儀 (NIRSpec) 的數據檢測到了二氧化碳 (CO₂）和過氧化氫（H₂氧₂）在冥王星衛星卡戎的冰凍表面。他們的發現為卡戎的化學過程和表面組成提供了新的見解，這可以幫助我們了解太陽系外冰體的起源和演化。

在海王星之外，還有一系列令人著迷的小天體，稱為海王星外天體（TNO），繞著太陽運行。

這些物體充當時間膠囊，為行星科學家提供了了解早期太陽系的機會。

西南研究所的西爾維亞·普羅托帕帕博士說：「卡戎是唯一一個中型海王星天體（直徑在500 至1700 公里之間），由於美國宇航局新視野號任務返回的測量數據，卡戎是獨一無二的，可以對其進行地質測繪。

「與較大的海天體（例如冥王星、鬩神星和鳥神星）不同，卡戎的表面並沒有被甲烷等高揮發性冰所遮蔽，但兩極可能是個例外。”

“因此，卡戎是檢索柯伊伯帶內分化、輻射暴露和隕石坑等過程的寶貴見解的絕佳候選者。”

「自 1978 年發現卡戎以來，人們對其進行了廣泛的研究，但先前的光譜數據僅限於 2.5 µm 以下的波長，這使得我們對其表面成分的理解存在空白。”

“之前已經注意到水冰、含氨物質和有機化合物的存在，但所使用的光譜範圍不足以檢測其他化合物。”

Protopapa 博士和合著者使用韋伯的近紅外光譜儀在 1.0 至 5.2 µm 的波長範圍內觀察卡戎。

他們在不同經度進行了四次觀測，並結合實驗室實驗和光譜模型，證實了結晶水冰和氨的存在，也鑑定出了二氧化碳和過氧化氫。

「韋伯先進的觀測能力使我們的團隊能夠以比以前更長的波長探索從卡戎表面散射的光，從而擴大了我們對這個迷人天體複雜性的理解，」該研究所的科學家伊恩·黃博士說。

過氧化氫的存在表明卡戎表面的輻射和光對水冰進行了積極的處理，而二氧化碳可能源自於自形成以來就存在的地下二氧化碳儲層，並透過撞擊事件暴露在表面上。

卡戎上二氧化碳和過氧化氫的檢測代表了行星科學的進步，為了解月球表面化學提供了見解。

這項研究可能為未來探索太陽系外天體的動力學、其表面成分以及太陽輻射的影響的研究奠定基礎。

「我們首選的解釋是，上層二氧化碳源自內部，並透過隕石坑事件暴露到地表，」普羅托帕帕博士說。

“眾所周知，二氧化碳存在於形成冥王星系統的原行星盤區域。”

“韋伯觀測、光譜建模和實驗室實驗之間的協同作用使新的見解成為可能，並可能適用於海王星以外的其他類似的中型天體。”

結果今天發表在期刊上 自然通訊。

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S.普羅托帕帕 等人。 2024 年。 納特康姆 15、8247；編號：10.1038/s41467-024-51826-4

70 億年前，宇宙恆星形成的鼎盛時期開始放緩。那時我們的銀河系會是什麼樣子呢？天文學家使用 NASA/ESA/CSA 詹姆斯韋伯太空望遠鏡發現了宇宙問號形式的線索，這是跨光年空間罕見排列的結果。

「我們知道在可觀測宇宙中只出現了三到四次類似的引力透鏡配置，這使得這一發現令人興奮，因為它證明了韋伯的力量，並表明也許現在我們會發現更多這樣的引力透鏡配置，”Guillaume Desprez 博士說。聖瑪麗大學。

雖然之前已經用美國太空總署/歐洲太空總署哈伯太空望遠鏡觀察到了這個區域，但形成有趣問號形狀的塵埃紅色星系只有韋伯才能看到。

這是哈伯探測到的光的波長被困在宇宙塵埃中的結果，而較長波長的紅外光能夠穿過並被韋伯的儀器探測到。

天文學家使用兩台望遠鏡來觀察星系團 MACS-J0417.5-1154，它的作用就像一個放大鏡，因為該星系團質量如此之大，以至於扭曲了時空結構。

這使得天文學家能夠看到星團後面更遙遠的星系的更多細節。

然而，放大星系的引力效應也會造成扭曲，導致星係以弧線塗抹在天空中，甚至多次出現。

這些太空中的視錯覺稱為重力透鏡效應。

韋伯揭示的紅色星系，以及哈伯先前探測到的與之相互作用的螺旋星系，正在以一種不尋常的方式被放大和扭曲，這需要遙遠的星系、透鏡和星系之間進行特殊的、罕見的對齊。

這解釋了韋伯圖像中看到的五張星系對影像，其中四張位於問號的頂部。

從我們的角度來看，問號的點是一個不相關的星系，它恰好位於正確的位置和時空。

除了對韋伯的 NIRISS（近紅外線成像儀和無縫攝譜儀）儀器探測數十億光年外星系內恆星形成位置的能力進行案例研究外，研究小組還忍不住強調了問號形狀。

「這看起來很酷。像這樣令人驚嘆的圖像是我年輕時進入天文學的原因，」同樣來自聖瑪麗大學的 Marcin Sawicki 博士說。

聖瑪麗大學的文森特·埃斯特拉達-卡彭特博士說：“了解星系內恆星形成的時間、地點和方式對於理解星系在宇宙歷史中如何演化至關重要。”

「結果表明，恆星形成在兩者中都很普遍。光譜數據也證實，新發現的塵埃星系與正面螺旋星系的距離相同，它們很可能開始相互作用。

“問號對中的兩個星係都在幾個緻密區域顯示出活躍的恆星形成，這可能是兩個星系碰撞氣體的結果。”

“然而，兩個星系的形狀都沒有顯得太混亂，所以我們可能正在看到它們相互作用的開始。”

薩維奇博士說：“這些星係是數十億年前恆星形成高峰時出現的，它們的質量與當時銀河系的質量相似。”

“韋伯讓我們能夠研究我們銀河系的青少年時期會是什麼樣子。”

該團隊的論文發表在 英國皇家天文學會每月通知。

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文森特·埃斯特拉達-卡彭特 等人。 2024 年。 MNRAS 532（1）：577-591； doi：10.1093/mnras/stae1368

本文基於 NASA 提供的新聞稿。