类太阳恒星Eta Corvi出现“彗星雨” 该恒星可以再现太阳系形成过程？

一场彗星雨正奔向一颗遥远的年轻恒星，让天文学家对数十亿年前塑造我们太阳系的过程有了新的认识。

当地球还是一颗年轻行星时，彗星碎片携带着可能帮助地球这颗岩石行星上出现生命的有机物质撞击了它的表面。近年来，科学家们发现了Eta Corvi恒星周围存在类似过程的间接证据，Eta Corvi是一颗距我们约59光年的太阳型恒星，比我们的太阳略大，年轻三倍。现在，最新观测到的认为是彗星在恒星的热量下蒸发时产生的闪烁的气体，为该恒星周围未曾发现的行星和可以造成巨变的影响的存在提供了更有力的证据。

据加州大学伯克利分校的天文学家巴里·威尔士(Barry Welsh)和他在宾夕法尼亚克莱伦大学的同事莎伦·蒙哥马利(Sharon Montgomery)观测，这些气体可能与我们自己的宇宙家园有着虽然间接但是深刻的联系。当我们的太阳和Eta Corvi一样大的时候，大多数理论学家认为太阳系的外行星之间的引力相互作用将它们形成后留下的冰残留物向内抛向地球和其他岩石行星。这种“后期重轰炸期”(late heavy bombardment，LHB)可能对地球的宜居性和我们生存于此至关重要，因为这种撞击从太阳系的深储层区给地球带来了的水和有机化合物。而类似现象现在似乎正在Eta Corvi恒星附近发生。威尔士将这颗恒星称为“正在形成中的潜在太阳系”。

威尔士和蒙哥马利先前的一些观测结果也暗示了冰残留物的流入以及Eta Corvi恒星周围导致行星粉碎的碰撞，他们将此次发现与这些观测结果结合起来，是迄今为止发生在另一颗恒星周围持续的彗星撞击的最佳案例。冰残留物的流入本身就暗示了行星外围有两个巨大的环。他们认为一个巨大的行星链将彗星抛向内部，至少有一个岩石行星遭到了彗星冰碎片的撞击。剑桥大学的天文学家塞巴斯蒂安·马里诺(Sebastian Marino)说:“我们对该恒星体系中正在发生的不同现象有了很好的了解，现在我们有办法将它们联系起来。”马里诺曾经用阿塔卡玛毫米/亚毫米波阵列望远镜(ALMA)研究Eta Corvi恒星，但是他没有参与这次新的研究发现。

探索过去

Eta Corvi恒星和它的原行星盘已经有15亿年的历史，远远超过了行星诞生的黄金时期。同我们的太阳系一样，Eta Corvi也有一对碎片盘，尽管距离它比较远。内盘和外盘与恒星的距离分别为6个天文单位和165个天文单位(其中1个天文单位等于地球和太阳之间的距离)。相比之下，我们的小行星带距离太阳只有5个天文单位，而柯伊伯带——太阳系形成过程中遗留下来的冰冷碎片——距离太阳也只有40个天文单位。但是Eta Corvi发出的光比太阳发出的更亮更热，这使得该恒星的小行星带与太阳的十分相似。

彗星出现在Eta Corvi附近并不意外。2012年，由约翰霍普金斯大学应用物理实验室的凯里·里斯(Carey Lisse)领导的一个天文学家小组在行星带内侧发现了不寻常物质。他们用NASA的斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)在行星带内侧发现了微观纳米钻石与富含水和碳的尘埃混合在一起。研究人员得出结论，来自外柯伊伯带的物质已经向内移动，这种物质可能作为至少一颗大型彗星与一颗看不见的岩石行星发生碰撞，产生的巨大力量将富含碳的岩石粉碎成钻石星尘，随后散布在柯伊伯带内部。

马里诺后来的研究表明，一系列比地球大但比木星小的中等大小的行星，可能正在把彗星物质从外层带抛向内部，这像是一场太空的热土豆游戏(一款IOS平台的应用程序)。在这种情况下，最外层行星借助引力从外层带带走彗星物质，直到下一颗行星继续再将其中一些物质带走。冰冻的彗星继续从一个行星移向另一个行星，直到降落在内部带，在那里阳光融化了它们的外层，形成了它们独特的由尘埃和气体构成的“尾巴”。

新的观测结果为彗星的迁移提供了更有力的证据。威尔士和蒙哥马利在德克萨斯大学奥斯汀分校麦克唐纳天文台用2.1米的望远镜对Eta Corvi恒星进行了为期四个晚上的研究。在长达一小时的实验中，他们发现有一个大的天体(也可能由几个小天体组成)阻挡恒星的光线并且会释放出热气体，类似的方法也被用来识别其他恒星周围的彗星。“我们所看到的天体相当于我们在太阳系中看到的彗星。”马德里自治大学(Autonomous University of Madrid)的博士生伊莎贝尔·雷博利多(Isabel Rebollido)说，该博士生一直在猎寻系外彗星，也曾研究过Eta Corvi 系统。

新的观测结果可以帮助我们更好地理解我们的太阳系在和现在的Eta Corvi一样大时发生了什么。里斯说：“关于与我们的太阳系，人们还是对后期重轰炸期争论不休。”他补充说，关于这个太阳系历史上这一具有划时代意义的事件是一次大变动后发生的，还是地球和其他类地行星经历了一个更缓慢、更渐进的撞击，存在很大争议。他说，如果Eta Corvi真的是太阳系一个可靠的类似物，那么它可以帮助我们限制关于后期重轰炸期的时间和量级这些一直让人费解的不确定性，而这反过来又可以加强我们对其他恒星上这一过程的理解。“这正是我们真正想要知道的。”他说。

对未来的希冀

到目前为止，Eta Corvi恒星周围是否有行星围绕还未得到证实，但有很强的间接证据证明行星的存在。太阳系的柯伊伯带的边界有些模糊和弥散，但Eta Corvi的外带却很窄，而且更加清晰。美国西南研究所(Southwest Research Institute)的理论学家戴维·内斯沃尼(David Nesvorny)认为，一条窄小的外带有力地表明，在这条外带的外围至少存在一个气态巨行星。他建立了太阳系早期发展的模型。

行星链的出现也并非不寻常。行星多样性是外行星系统的标准，而且几乎每一种多行星系统都很容易将彗星物质向内抛掷。目前，大多数的系外行星探测技术最适用于寻找靠近其恒星的行星，但内斯沃尼说，他对发现延伸到外星行星系统外部的行星链并不感到惊讶。尽管木星的巨大引力更多的是将彗星物质喷射到星际空间，而不是将其运送到离太阳更近的地方，太阳系的外行星还是形成了这样一条行星链。

威尔士和蒙哥马利计划继续观测Eta Corvi恒星以进一步证实这个扣人心弦的彗星信号。里斯说，计划在未来十年开始运作的新一代大型地面和太空望远镜可能能够拍摄到内环的图像，从而更清楚地看到那里正在发生的事情——甚至可能揭示这颗恒星一直未被发现的行星。与此同时，里斯和他的同事们利用斯皮策望远镜和NASA的钱德拉X射线天文台对这颗恒星进行了观测，排除了存在5到10倍于木星的超大质量行星的可能;其他的观测结果表明，Eta Corvi恒星周围所有行星的质量上限是木星质量的6倍。天文学家真正看到潜藏在这一恒星周围的中等规模的多重行星，并由此对太阳系历史上最剧烈的篇章之一获得更深入的了解，可能只是时间问题而已。

Jane Cai

本文来源前瞻网，转载请注明来源。本文内容仅代表作者个人观点，本站只提供参考并不构成任何投资及应用建议。（若存在内容、版权或其它问题，请联系：service@qianzhan.com）