邻近恒星系统中捕捉到小行星碰撞

https://www.dprenvip.com/wp-content/uploads/2025/12/Fomalhaut_collision_header.jpg这是人类第二次观测到太阳系边界外不远处的系外恒星周围发生小行星碰撞事件。该恒星为北落师门（Fomalhaut），年龄仅4.4亿年，尚属宇宙中的“婴儿星”，周围仍包裹着形成过程中遗留的碎片盘。它距离地球仅25光年，是研究行星形成前体——盘状结构演化过程的绝佳实验室。如今，哈勃空间望远镜观测到了可能属于这类过程的事件：两块岩石天体相撞，每块直径估计约60千米。若未相撞碎裂成尘埃，这些微小的“种子”本可能继续演化，成为环绕该恒星运行的行星。

加州大学伯克利分校的天文学家保罗·卡拉斯（Paul Kalas）表示：“这无疑是我首次在系外行星系统中看到一个光点凭空出现。它在我们之前所有的哈勃图像中都不存在，这意味着我们刚刚见证了一次两个大质量天体间的剧烈碰撞，以及由此产生的巨大尘埃云——这在当今太阳系中是前所未见的。太令人惊叹了！”这并非北落师门首次出现此类现象。早在2004年，天文学家就在其轨道上发现了一个亮度与行星相当的天体。

2012年的后续直接成像观测似乎证实了这一点，这个被推测为气态巨行星的天体被命名为北落师门b（Fomalhaut b），又名达贡（Dagon）。然而，到2014年新观测时，达贡已完全消失。天文学家得出结论：对该消失天体的最佳解释是，它根本不是行星，而是由两颗小行星剧烈碰撞产生的明亮且不断膨胀的尘埃云。时间来到2023年，哈勃望远镜再次将目光投向北落师门，查看这颗“古怪”的恒星是否有更多异常活动。

结果不出所料：异常活动确实存在。恒星附近出现了一个光斑，外观与达贡极为相似。西北大学的天文学家杰森·王（Jason Wang）表示：“我们最初的观测目的是监测北落师门b——我们起初认为它是一颗行星。我们假设这个明亮光斑就是北落师门b，因为它是该系统中已知的光源。但在仔细对比新图像与过往图像后，我们意识到它不可能是同一个光源。这既令人兴奋，又让我们困惑不已。”

卡拉斯及其同事将这个光斑命名为北落师门cs2（意为“星周光源2”）；而达贡则被降级为北落师门cs1。卡拉斯解释道：“北落师门cs2看起来完全像一颗反射星光的系外行星。我们从研究cs1中得知，大型尘埃云可以伪装成行星多年。这对未来旨在通过反射光探测系外行星的任务来说，是一个警示。”

根据哈勃观测结果以及对cs1变化的过往观测，研究人员计算得出，这两个尘埃云都可能是由大小相似的小型天体碰撞产生的。有趣的是，两者都发生在北落师门碎片盘外围的相似位置。卡拉斯表示：“此前理论认为，这类碰撞每10万年或更长时间才会发生一次。但在这里，20年内我们就观测到了两次。如果把过去3000年的过程做成电影并加速播放，让每一年都变成一瞬间，你可以想象这段时间内会看到多少闪光。”

北落师门的行星系统会因这些碰撞而“闪闪发光”。英国剑桥大学的天文学家马克·怀亚特（Mark Wyatt）表示：“这项观测的令人兴奋之处在于，它让研究人员能够估算碰撞天体的大小及其在碎片盘中的数量——这些信息通过其他方式几乎无法获得。我们估计，形成cs1和cs2的被摧毁星子直径约为60千米，并且推断北落师门系统中约有3亿个此类天体在轨道上运行。”

这颗恒星的近邻环境无疑十分有趣。近期其他观测显示，碎片盘存在同心间隙——这表明有天体在清理碎片，可能是一颗正在形成的行星扫过其轨道路径。然而，行星本身尚未被观测到。与此同时，2023年詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）的观测显示，在cs1和cs2出现的同一外环区域存在一个大型尘埃结。

当时天文学家将其归因于另一次碰撞，尽管这一解释尚未得到证实。尽管北落师门带来了许多尚未解答的问题，但目前的观测图景显示，它处于一个动态环境中，这可能暗示着早期行星形成过程。怀亚特表示：“该系统是研究星子在碰撞过程中行为的天然实验室，这反过来能告诉我们星子的组成成分及其形成方式。”

研究人员将继续使用哈勃和JWST观测cs2，以了解其在未来几年的演化情况。卡拉斯表示：“我们将追踪cs2随时间在形状、亮度和轨道上的任何变化。随着尘埃颗粒被星光压力向外推，cs2的形状可能会变得更椭圆或呈彗星状。”这项研究已发表在《科学》（Science）杂志上。