小行星在附近恒星系統中碰撞

這是歷史上第二次，在太陽系邊界外不遠處的外星恒星周圍觀測到兩顆小行星相撞。

那顆星星是福馬爾豪特，一個僅有4.4億年歷史的宇宙嬰兒，周圍仍被形成時遺留的碎片盤包圍。距離僅25光年，Fomalhaut是一個極佳的實驗室，用于研究盤狀過程。行星形成的前身.

現在，哈勃太空望遠鏡揭示了一個可能屬于其中一個過程的事件：兩塊巖石，每塊估計直徑約60公里（37英里）。如果它們沒有互相粉碎成塵埃，這些微小的種子本可以繼續生長成繞恒星運行的行星。

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“這絕對是我第一次在系外行星系統中看到光點憑空出現，”天文學家保羅·卡拉斯說加州大學伯克利分校。

“在我們之前的所有哈勃圖像中都沒有它，這意味著我們剛剛目睹了兩個巨大天體和巨大的碎片云之間的劇烈碰撞，這在我們太陽系中是前所未有的。太棒了！”

這并不是Fomalhaut第一次經歷。早在2004年，天文學家就在其軌道上發現了一個行星亮度極高的天體。2012年拍攝的直接影像后續觀測似乎證實了這一點。所謂的氣態巨行星，形式屋 b甚至被賦予了一個名字——達貢。

但到了2014年新的觀測結果時，達貢已經徹底消失了.天文學家得出結論，對消失的天體最好的解釋是，它從來不是行星，而是兩顆小行星劇烈碰撞產生的明亮膨脹的塵埃云。

快進到2023年，哈勃再次將目光投向福馬爾豪特，想看看這顆古怪的恒星是否又在搞些惡作劇。劇透警告：惡作劇正如火如荼地展開。一團光點出現在恒星附近，看起來與達貢極為相似。

“基于這些觀測，我們最初的目標是監測Fomalhaut b，我們最初以為它是一顆行星，”天文學家王志森說西北大學的成員。

“我們以為那道強光是Fomalhaut b，因為那是系統中已知的光源。但當我們仔細比較新照片與過去的照片時，發現它不可能是同一個來源。這既令人興奮，也讓我們摸不著頭腦。”

Kalas及其同事將該團塊命名為Fomalhaut cs2，意為“環星源2”;而《Dagon》則被降級為Fomalhaut cs1。安息吧，達貢。

“Fomalhaut cs2看起來就像一顆反射星光的系外行星，”卡拉斯解釋道.“我們從研究CS1中學到的是，一團巨大的塵埃云可以偽裝成行星多年。這是對未來旨在探測反射光系外行星任務的警示。”

基于哈勃觀測以及CS1之前對變化的觀測，研究人員計算出這兩片云很可能是小型、大小相近天體碰撞的結果。有趣的是，這兩者也都出現在Fomalhaut盤邊緣的類似位置。

“之前的理論認為，每10萬年或更久就會發生一次碰撞。在這里，20年里，我們只見過兩次。”卡拉斯說.

“如果你有一部過去三千年的電影，而且被加速到每年都只有幾分之一秒，想象一下你會看到多少閃回。福馬爾豪特的行星系統會因這些碰撞而閃閃發光。”

一次碰撞——單獨的單個數據點——告訴你，這種情況在特定情況下可能發生。第二次碰撞開啟了一個全新的世界。第二次碰撞會給你統計數據.

“這項觀測令人振奮的方面在于，它使研究人員能夠估算碰撞天體的大小以及盤中碰撞體的數量，而這些信息幾乎無法通過其他方式獲得。”天文學家馬克·懷亞特說英國劍橋大學的成員。

“我們的估計是，為了制造CS1和CS2而被摧毀的微行星直徑僅為37英里或60公里，我們推斷在福馬爾豪特系統中軌道上有3億個此類天體。”

這顆恒星的周圍環境確實很有趣。其他近期觀測已經顯示該盤存在同心間隙——這是某種東西正在清除碎片的跡象，可能是一顆正在形成的行星沿著其軌道路徑向上移動。然而，行星本身尚未被發現。

與此同時，2023年JWST的觀測顯示一大團塵埃在CS1和CS2出現的同一個外環。當時天文學家將其歸因于另一場碰撞，盡管這一解釋尚未得到證實。

盡管福馬爾豪特提出了許多尚未找到答案的問題，但新浮現的圖景暗示了一個動態環境，可能表明早期行星形成的跡象。

“該系統是一個天然實驗室，用以探究微行星在碰撞時的行為，進而告訴我們它們的構成及形成過程。”懷亞特說.

研究人員將繼續利用哈勃和JWST觀測CS2，觀察其未來幾年的演化。

“我們將追蹤CS2的形狀、亮度和軌道隨時間的變化。”卡拉斯說.“隨著塵埃顆粒被恒星光壓迫向外，CS2可能會開始變得更橢圓形或彗星形。”

該研究已發表于科學.

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