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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Ť..
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。

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