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。
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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)。
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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。
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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。
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(↑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。
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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。
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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
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