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太阳系外的一颗行星神秘地消失了——这是天文学家现在所说的

太阳系外的一颗行星神秘地消失了——这是天文学家现在所说的

据亚利桑那大学的天文学家说,在附近的恒星系统中被认为是系外行星的东西可能根本就不存在;他们的分析指出,这是一个巨大的、不断扩大的尘埃云团。可能是宇宙大碰撞。

天文学家们原本以为太阳系外的行星现在似乎已经从视野中消失了,这意味着之前被认为是第一个通过直接成像被发现的系外行星可能从未存在过。

美国亚利桑那大学的两位天文学家得出结论:美国宇航局的哈勃太空望远镜所观测到的是由两颗相互碰撞的冰体上的细小尘埃颗粒组成的膨胀云团。哈勃望远镜出现得太晚了,没能观测到可疑的碰撞,但它可能捕捉到了碰撞的后果。这颗失踪的行星最后一次被发现绕着北落师门公转是在25光年之外。

这些碰撞是极其罕见的,所以这是一个大问题,我们实际上可以看到一个碰撞的证据。亚利桑那大学斯图尔德天文台的助理天文学家、宣布这一发现的一篇研究论文的主要作者Andras Gaspar说。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。

这段视频模拟了天文学家们通过研究哈勃太空望远镜观测到的情况,他们认为这是在另一个恒星系统中首次探测到的泰坦尼克行星碰撞余波的证据。左边这张由哈勃望远镜拍摄的彩色图像显示了一个巨大的冰状碎片环,它环绕着25光年之外的北落师门。右边的动画图是对正在膨胀和消失的云团的模拟,基于哈勃望远镜多年的观测。资料来源:NASA、ESA、A. g&a;r和G. Rieke(亚利桑那大学)

北落师门恒星系统是我们所有关于系外行星和恒星系统如何演化的想法的终极测试实验室。斯图尔特天文台的天文学教授乔治·瑞克补充道。我们确实有证据表明在其他系统中也有这样的碰撞,但在我们的太阳系中还没有观察到如此大规模的碰撞。这是一幅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),根据2004年和2006年的数据于2008年首次公布。经过几年的哈勃观测,它清晰可见,这表明它是一个移动的点。在此之前,系外行星存在的证据大多是通过间接探测方法推断出来的,比如恒星之间细微的来回摆动,以及从其恒星前方经过的行星的阴影。

太阳系外的一颗行星神秘地消失了——这是天文学家现在所说的

然而,与其他直接成像的系外行星不同的是,南落师门b星却引起了人们的困惑。这对于一颗系外行星来说是非常不寻常的,因为它太小了,无法反射足够多的来自主恒星的光,因此无法从地球上看到它。同时,它没有任何可检测到的红外热信号。同样,非常不寻常的是,一颗行星的温度应该足够高,能够发出红外线,尤其是像北落师门b这样的年轻行星。天文学家推测,增加的亮度来自于一个巨大的外壳或尘埃环,它环绕着这颗行星,可能与碰撞有关。

我们的研究分析了哈勃关于北落师门的所有资料,揭示了几个特征,这些特征共同描绘了这样一幅画面:这个行星大小的物体可能从一开始就不存在。加斯帕说。

该团队强调,当他们对哈勃2014年拍摄的图像进行数据分析时,发现该物体已经消失,这让他们难以置信,这是棺材上的最后一颗钉子。他们说,更神秘的是,早期的图像显示,随着时间的推移,物体会不断褪色。

很明显,北落师门b在做一个真正的星球不应该做的事情。加斯帕说。

其解释是,北落师门b正缓慢地从撞击产生的消散尘云扩展到太空中。考虑到所有的数据,Gaspar和Rieke认为碰撞发生在2004年第一次观测之前不久。到目前为止,碎片云;它由大约1微米大小的灰尘颗粒组成,大约是人类头发直径的1/50;低于Hubble’检测极限。据估计,到目前为止,尘云已经膨胀到比地球围绕太阳的轨道还大的尺寸。

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

最近形成的一个巨大的尘埃云,经历了来自中央星北落师门相当大的辐射力,将被置于这样的轨道上。加斯帕说。我们的模型能够很自然地解释系统的所有独立的可观测参数:膨胀率、衰减率和运动轨迹。

因为北落师门b目前在一个巨大的环绕着北落师门的冰碎屑环内,碰撞的天体可能是冰和尘埃的混合物,就像存在于太阳系外围柯伊伯带的彗星一样。Gaspar和Rieke估计,每一个类似彗星的天体直径约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所有观测到的北落师门b的特征。在UArizona大学的计算机集群上对灰尘如何随时间移动进行了复杂的建模,表明这样的模型能够定量地拟合所有观测结果。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事件。

加斯帕和瑞克;与其他团队成员一起工作;nasa的詹姆斯·韦伯太空望远镜在第一年的科学运行中也将观测南落师门系统。研究小组将直接对该星系的内部暖区进行成像,并将首次在一个非我们的恒星系统中获得有关南师门难以捉摸的小行星带结构的详细信息。该团队还将寻找围绕北落师门运行的真正的行星,这些行星可能仍在等待发现。

阅读哈勃观察大碰撞的后果;行星如何互相毁灭的蓝图;更多关于这项研究。

参考文献:新的HST数据和建模揭示了围绕着Fomalhaut&rdquo的一个巨大的星子碰撞;作者:andr&s g&r和George H. Rieke, 2020年4月20日,《美国国家科学院院刊》(PNAS)。

DOI: 10.1073 / pnas.1912506117

哈勃太空望远镜是美国国家航空航天局和欧洲航天局之间的国际合作项目。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心负责管理这架望远镜。位于马里兰州巴尔的摩市的太空望远镜科学研究所负责哈勃的科学运作。STScI是由位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为NASA运作的

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