“北落師門b”神秘消失之謎，現(xiàn)在終于有了答案

在距離地球約25光年的南魚座，有一顆被稱為“北落師門”（Fomalhaut）的恒星，其質(zhì)量約為太陽(yáng)的1.92倍，半徑約為太陽(yáng)的1.84倍，視星等約為1.12等，在地球的夜空中，我們僅憑肉眼就可以看到它。

與太陽(yáng)相比，“北落師門”還非常年輕，其年齡只有大約4.4億年，周圍還存在著恒星演化早期的星周盤結(jié)構(gòu)，2008年，科學(xué)家在哈勃望遠(yuǎn)鏡獲取到的可見(jiàn)光直接成像數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，在其星周盤的內(nèi)側(cè)邊緣區(qū)域，存在著一個(gè)緩慢移動(dòng)的光點(diǎn)。

進(jìn)一步研究表明，這個(gè)光點(diǎn)與“北落師門”具有共同自行（即它們的視運(yùn)動(dòng)方向和速度基本一致），這排除了它是背景天體的可能，所以科學(xué)家據(jù)此認(rèn)為，這個(gè)光點(diǎn)應(yīng)該是“北落師門”的一顆行星，并將其命名為“北落師門b”（Fomalhaut b）。

根據(jù)科學(xué)家當(dāng)時(shí)的估算，以“北落師門b”的亮度來(lái)看，它應(yīng)該是一顆巨大的氣態(tài)巨行星，其質(zhì)量最高可達(dá)木星的3倍。

在那個(gè)時(shí)候，這被視為一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樵诖酥埃覀儚奈丛诳梢?jiàn)光波段直接觀測(cè)到系外行星。然而隨著時(shí)間的推移，“北落師門b”卻出現(xiàn)了神秘的變化。

觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，它并沒(méi)有沿著預(yù)期的行星軌道運(yùn)行，它發(fā)出的光芒也在逐漸擴(kuò)散并變得模糊，其亮度還一直在降低，最終徹底從視野中消失。

一顆巨大的行星，怎么可能就這樣消失了呢？對(duì)此，科學(xué)家當(dāng)然非常感興趣，在接下來(lái)的日子里，相關(guān)的研究也一直在進(jìn)行。根據(jù)一項(xiàng)近日發(fā)表在《科學(xué)》上的新研究，“北落師門b”神秘消失之謎，現(xiàn)在終于有了答案。

根據(jù)介紹，此次研究原本的目的，其實(shí)是將近幾年來(lái)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，與在此之前的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的比對(duì)和分析，試圖從中找到關(guān)于“北落師門b”消失的線索，而在研究過(guò)程中，科學(xué)家意外發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)光點(diǎn)。

觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，這個(gè)新的光點(diǎn)是在2023年“突然出現(xiàn)”的，它的特征與當(dāng)年的“北落師門b”非常相似，同樣是與“北落師門”具有共同自行，并且也沒(méi)有沿著理論上的行星軌道運(yùn)行。

（↑圖中的cs1代表“北落師門b”在2012年的位置，cs2代表此次研究新發(fā)現(xiàn)的光點(diǎn)在2023年的位置）

難道說(shuō)，這是“北落師門b”在消失多年之后又再次出現(xiàn)了？答案是否定的，因?yàn)閺摹氨甭鋷熼T”的星周盤的動(dòng)力學(xué)特征來(lái)看，在2023年的時(shí)候，“北落師門b”根本不可能出現(xiàn)在這個(gè)位置上。

既然如此，那這個(gè)新的光點(diǎn)到底是什么呢？在對(duì)大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)研究之后，科學(xué)家給出的結(jié)論是，此前發(fā)現(xiàn)的“北落師門b”，和此次發(fā)現(xiàn)的這個(gè)新光點(diǎn)，其都是巨大的塵埃云，它們都源自兩顆直徑數(shù)百公里級(jí)別的“星子”（Planetesimals）之間發(fā)生的猛烈撞擊。

簡(jiǎn)單來(lái)講，所謂“星子”，就是指在年輕恒星周圍的星周盤結(jié)構(gòu)中，由塵埃顆粒通過(guò)不斷相互吸積逐漸長(zhǎng)大形成的固體天體，其直徑通常在幾公里至幾百公里之間。

“星子”被認(rèn)為是行星的“胚胎”，它們可能在隨后的演化過(guò)程中通過(guò)碰撞和吸積形成完整的行星，但如果“星子”之間相對(duì)速度過(guò)大，就可能會(huì)在猛烈的撞擊中“粉身碎骨”，形成巨大的塵埃云。

對(duì)于直徑僅數(shù)百公里的“星子”而言，其反光面積是極為有限的，在25光年外，我們根本看不到，而當(dāng)這樣“星子”被撞碎成巨大的塵埃云之后，其中巨量的塵埃顆粒會(huì)使得反光總面積發(fā)生指數(shù)級(jí)暴漲，在中心恒星光芒的照耀下，我們就會(huì)看到一個(gè)明亮的光點(diǎn)。

科學(xué)家表示，由于尖埃云會(huì)受到恒星風(fēng)和光輻射壓力的影響，它們就不會(huì)沿著理論上的行星軌道運(yùn)行。

與此同時(shí)，塵埃云本身也會(huì)不斷地?cái)U(kuò)散，在此過(guò)程中，其中的塵埃顆粒密度會(huì)不斷降低，在我們看來(lái)，其發(fā)出的光芒就會(huì)逐漸擴(kuò)散并變得模糊，亮度也會(huì)持續(xù)降低，最終徹底從視野中消失，而這就是“北落師門b”消失的原因。

至于此次研究新發(fā)現(xiàn)的光點(diǎn)，正是“北落師門b”消失事件的一次“重演”（畢竟恒星及其行星系統(tǒng)演化的早期混亂階段，這樣的事情在短期內(nèi)多次出現(xiàn)也不是不可能），就目前的情況來(lái)看，它正處于撞擊發(fā)生后的早期高亮階段，可以預(yù)期的是，隨著時(shí)間的流逝，在不太遙遠(yuǎn)的未來(lái)，它同樣也會(huì)像“北落師門b”一樣消失。

參考資料：A second planetesimal collision in the Fomalhaut system，DOI: 10.1126/science.adu6266