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一颗神秘“系外行星”突然消失!原来它根本就没存在过……
2020-04-22 15:27 前瞻网   

最近,天文学家此前通过直接成像发现的其中一颗系外行星似乎已经从视野中消失,这意味着这颗系外行星其实可能从来都未存在过。

这篇研究论文发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上,题为《新HST数据和模型揭示了围绕北落师门的一次大规模小行星体碰撞》(New HST data and modeling reveal a massive planetimal collision around Fomalhaut)。

亚利桑那大学的两名天文学家得出结论,认为美国宇航局哈勃太空望远镜所观测到的这颗“系外行星”其实是一团膨胀云团,由两个相互碰撞的冰冻天体所产生细小尘埃颗粒组成。当时的哈勃望远镜没能捕捉到这次假想天体碰撞的情景,但它可能捕捉到了碰撞之后发生的事情。最后一次看到这颗失踪“行星”的时候,它正在绕着北落师门公转,距离地球25光年之外。

亚利桑那大学斯图尔德天文台的助理天文学家Andras Gaspar是这篇研究论文的主要作者,他说:“这些碰撞极其罕见,所以我们能看到这些碰撞的证据其实是一件大事。我们相信,我们在正确的时间、正确的地点,用美国宇航局的哈勃太空望远镜见证了这样一个不太可能发生的事件。”

斯图尔特天文台(Steward Observatory)天文学理事会教授乔治·赖克(George Rieke)补充说:“北落师门恒星系统是我们的终极测试实验室,我们可以在这个恒星系统验证我们所有关于系外行星和恒星系统如何演化的想法。我们确实有证据表明在其他的天体系统中也有这样的碰撞发生,但是在我们的太阳系中还没有观察到如此大规模的碰撞。这是一个行星如何互相毁灭的蓝图。”

这颗疑似系外行星名为“北落师门b”(Fomalhaut b),以2004年和2006年的观察数据为基础,于2008年首次公布。在哈勃望远镜几年的观测中,它清晰可见,这表明它是一个移动的点。在此之前,系外行星的存在证据大多是通过间接的探测方法推断出来的,比如恒星之间细微的来回摆动,以及行星从其恒星前方经过时所产生的阴影。

然而,与其他直接成像的系外行星不同,“北落师门b”本身有着很多谜团。这颗“行星”在可见光下非常明亮,这对于系外行星来说是很不寻常的,因为系外行星太小了,无法反射足够多的主恒星光线,因此无法从地球上看到它们。同时,“北落师门b”也没有任何可探测的红外线迹象,这极其不寻常,作为一个星球,特别是像北落师门b这么年轻的行星,它应该足够温暖,在红外线下可以发光才是。天文学家此前推测,这些额外的亮度可能来自一个巨大的外壳或者与碰撞相关的尘埃环。

Gaspar说:“我们的研究在分析了哈勃关于北落师门的所有资料之后揭示了几个特征,这些特征共同表明,这个行星大小的天体可能从一开始就不存在。”

该团队强调,在他们对哈勃2014年拍摄的图像进行数据分析时,他们才相信了这个结论,他们难以置信地发现该天体已经消失。他们说,更神秘的是早期的图像也已经显示随着时间的推移,这个天体还会不断褪色。

Gaspar说:“很明显,北落师门b的表现并不像一颗真正的行星。”

对于这种现象,研究人员解释说这是因为北落师门b这一团由撞击产生的消散尘云正在缓慢地扩散到太空当中。考虑到所有的数据,Gaspar和Rieke认为这次碰撞发生在2004年第一次观测不久之前。现在,这个云团由大约1微米大小的尘埃颗粒组成,大约是人类头发直径的1/50,这些碎片云已经低于哈勃的探测极限。据估计,现在这团碎片云的扩散范围比地球围绕太阳公转的轨道还要大。

同样让人困惑的是,在早期数据的轨迹图中加入后来的观察结果之后,研究小组报告说,该物体更有可能是在逃逸轨道上运行,而不是像人们预期的那样在椭圆轨道上运行。

Gaspar说:“一个最近形成的巨大尘埃云在经历了来自中央恒星北落师门的巨大辐射力之后就可能会运行在这样的轨道上。我们的模型能够自然地解释天体系统的所有独立可观测参数:膨胀率、衰减和轨迹。”

因为北落师门b目前在环绕北落师门的一个巨大冰碎屑环内,所以碰撞的天体可能是冰和尘埃的混合物,就像太阳系外围柯伊伯带里的彗星一样。Gaspar和Rieke估计,这些类似彗星的碰撞天体直径约125英里,大约是小行星灶神星的一半大小。

作者说他们的模型解释了北落师门b的所有观测特征。研究人员在UArizona大学的计算机集群上对灰尘如何随着时间移动进行了复杂的建模,表明这样的模型能够定量拟合所有的观测结果。根据作者的计算,距离地球约25光年的北落师门星系可能每20万年才会发生一次这样的撞击事件。

NASA将会很快推出詹姆斯·韦伯太空望远镜,而在韦伯望远镜科学运行的第一年内,Gaspar和Rieke以及其他团队成员将会继续观测北落师门天体系统。该团队将对该天体系统内部的温暖区域进行直接成像,并将获得有关北落师门小行星带结构的详细信息,北落师门小行星带很难以捉摸,这还是人类首次在太阳系外的恒星系统中这样做。该团队还将会继续寻找围绕北落师门运行的其他真正行星。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文:https://phys.org/news/2020-04-astronomers-planet.html

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责任编辑: zhenggongbo

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