一颗系外行星不见了?

恒星北落师门附近两颗行星相撞(想象图)。

科学家2020年4月20日宣布,他们推测中的一颗系外行星(太阳系以外的行星)现在看来不见了。

虽然在科幻小说中不乏“超人的故乡行星爆炸并消失”这样的描述,但科学家必须为疑似行星消失这样的“怪事”寻找合理的解释。最新和被认为最可信的一种解释是,这颗人类最早在2004年拍摄过的疑似行星(被称为北落师门b)其实并不是一颗完整意义上的行星,而是由环绕太阳系附近的一颗明亮恒星——北落师门(南鱼座的主星,全夭第18亮星)的两个大天体相撞产生的巨大、膨胀的尘埃云。后续观测可能将证实这一解释。

科学家指出,这样的天体碰撞实属少见,能够被哈勃空间望远镜(以下简称哈勃)看到堪称一大巧合。北落師门系统可以说是科学家有关系外行星和恒星系统演化理论的终极实验室。虽然在太阳系外已经发现了这类天体撞击的证据,但这么大规模的撞击在太阳系中从未被观测到。如果上述两个大天体是行星,那么它们将向科学家揭示行星相互毁灭的方式。

科学家想象中环绕恒星北落师门的行星。

基于2004年和2006年所获数据,科学家在2008年宣布发现了北落师门b。在哈勃多年来拍摄的观测图像中北落师门b都可见——它在这些图像中呈现为一个移动的圆点。直到2008年,有关系外行星的证据大多是根据非直接观测结果推断而来,这些观测的目标是行星从其母恒星正前方经过时造成的恒星前后晃动和变暗。

与直接拍摄到的其他系外行星不同,北落师门b自从被发现以来一直令人困惑。首先,它在可见光中异常明亮,但不具有任何红外热迹象。科学家曾推测北落师门b的额外亮度来自可能由撞击事件产生、环绕该疑似行星的巨大尘埃环(由尘埃组成的环)或尘埃壳。其次,北落师门b的轨道看起来也很奇怪,似乎很扁。

经过对哈勃有关北落师门的所有探测数据进行分析,科学家当时进一步推测看似有行星大小的疑似行星北落师门b其实根本不存在——经过对哈勃2014年所拍图像进行数据分析,科学家凉讶地发现北落师门b竟然消失了。至此,这让他们确信北落师门b其实原本就不存在。此外,早期图像显示北落师门b随时间推移而持续变暗。很明显,北落师门b的这些行为根本不像行星行为。

科学家现在的解释是,疑似行星北落师门b其实是由天体撞击而喷射到太空的尘埃组成、并且缓慢膨胀的云团。把所有已得数据考虑进去.科学家推测这场撞击的发生时间是在哈勃2004年对北落师门初始观测之前不久。这一尘埃云中的尘埃颗粒直径约为1微米(相当于一根发丝直径的1/50)。到现在,该尘埃云的稀薄程度已导致哈勃无法再看见它。科学家估计,该尘埃云目前的直径已超过地球轨道与太阳之间的距离。

科学家还推测,该云团可能位于一条逃逸路径中,而非像行星那样处于一条椭圆轨道上。这一推断是基于在根据早期数据画的北落师门b轨迹图上添加后期观测数据所得的轨迹图。最近进行的电脑模拟表明,新近形成的一团巨大尘埃云在北落师门的极大辐射力作用下会进入逃逸轨道。这一新模型能解释北落师门b的所有情况,包括膨胀速度、变暗程度和轨道特点。对尘埃云进行的复杂动力学模拟结果显示,这类模型能在数量上完全吻合哈勃对北落师门b的所有观测数据。

因为北落师门b很可能位于环绕北落师门的一条巨大冰粒环中,所以科学家推测导致北落师门b形成的两个相撞天体是冰和尘埃的混合体,就像柯伊伯带(位于太阳系外缘)中的彗星。科学家估计这两个彗星样天体的直径都为大约200千米(是太阳系中一颗小行星——灶神星直径的差不多一半)。北落师门系统距离地球大约25光年。科学家估算结果是,导致北落师门b形成的那种规模的天体碰撞每20万年才发生一次。

美国宇航局的詹姆斯·韦伯号空间望远镜即将服役。科学家将在它投入运行后第一年用它观测北落师门系统。科学家将直接拍摄该系统内部的温暖区域,第一次从空间上解析一个系外行星系统的类柯伊伯带组成。科学家还将寻找环绕北落师门、有可能影响北落师门外环的真正的行星,并且将分析这一外环的化学组成。

科学家对北落师门系统的上述最新研究结果刊登在2020年4月20日的美国国家科学院院刊中。哈勃空间望远镜项目由美国宇航局和欧洲空间局联合执行。位于美国马里兰州的美国宇航局戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜,同样位于马里兰州的美国宇航局空间望远镜科学院执行该望远镜科学任务。

位于地球上空的哈勃望远镜。

这幅模拟图显示的是科学家对北落师门系统中一次巨型碰撞结果的看法。左侧图是对哈勃所拍摄北落师门周围巨大冰环的着色图。北落师门太明亮,所以需要用一张黑色遮掩面来阻挡北落师门的强光,才能拍摄到冰环。科学家2008年说,他们推测自己首次直接拍摄到了环绕北落师门的行星。他们把它命名为北落师门b。但到了2014年,北落师门b褪色到了哈勃无法探测到的程度。目前认为最好的解释是,北落师门b根本就不是一个完全成形的行星,而是两个较大天体碰撞所产生、并且持续缓慢膨胀的尘埃云。右侧图是对这团尘埃云膨胀、褪色过程的模拟。这团由极细微尘埃颗粒组成的云的目前直径超过3.2亿千米。据估计,在北落师门周围如此规模的碰撞每20万年才有一次。因此,哈勃能捕捉到这样的事件简直堪称正逢其时。

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年10月31日 下午10:15。
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