恒星相撞是什麼樣子?人類首次目睹,撞出巨大碎片云,場面震撼

太空可能是一個充滿暴力的地方。物體相互碰撞,造成破壞或形成更大的天體。科學家們充當天文偵探,并利用這些碰撞留下的證據來拼湊發生的事情并了解所涉及的物體。

天文學家有機會觀察到一個巨大的恒星大小的碎片云,因為它經過附近的一顆恒星前面并阻擋了它的一些光線。這種暫時變暗的星光,被稱為凌日,通常是一種用于檢測太陽系以外恒星周圍是否存在系外行星的方法。

但這一次,觀測結果揭示了兩個天體之間發生碰撞的證據,這些天體的大小可能是巨大的小行星或迷你行星。

2015年,一組天文學家開始定期觀察 HD 166191,這是一顆與我們的太陽相似的 1000 萬年歷史的恒星,位于388光年之外 。從天文學上講,它仍然是一顆相當年輕的恒星——考慮到我們的太陽是46億歲。

在這個年齡,小行星經常在恒星周圍形成。這些恒星形成過程中留下的繞軌道運行的塵埃團塊變成了巖石天體,與我們太陽系形成過程中留下的小行星沒什麼不同。在其他恒星周圍發現的小行星可以收集物質并增加大小,最終變成行星。

氣體是恒星形成所必需的,隨著時間的推移會在小行星之間分散——然后這些天體越來越面臨相互撞擊的風險。

研究小組 認為,如果他們繼續觀察 HD 166191,他們很可能能夠目睹這樣的事件。使用斯皮策太空望遠鏡,天文學家在 2015 年至 2019 年間對這顆恒星進行了 100 多次觀測。

小行星太小而無法被望遠鏡看到,但當它們相互碰撞時,它們的塵埃云大到足以被觀測到。

根據可觀測的數據,研究人員最初認為碎片云變得如此拉長,以至于它占據的面積約為恒星的三倍,這是最低估值。但斯皮策的紅外觀測只看到一小部分云經過恒星前方,而整個碎片云跨越的區域是恒星大小的數百倍。

產生如此巨大的云,碰撞很可能是兩個大小與灶神星相似的物體的結果,灶神星是一顆530 公里寬的巨型小行星,其大小幾乎與主小行星中的一顆矮行星一樣大,在太陽系中發現的火星和木星之間的腰帶,匯合在一起。

當這兩個天體相撞時,它們產生了足夠的熱量和能量來蒸發一些碎片。這次碰撞的碎片很可能撞到了圍繞 HD 166191 運行的其他小天體,促成了斯皮策目睹的塵埃云。

通過觀察年輕恒星周圍的塵土飛揚的碎片盤,基本上可以回顧過去,看看可能塑造太陽系的過程,了解這些系統中碰撞的結果,還可以更好地了解巖石行星圍繞其他恒星形成的頻率。

在 2018 年年中,HD 166191 的亮度有所增加,表明有活動。斯皮策觀測到人眼不可見的紅外光,當它在恒星前方移動時檢測到碎片云。

這一觀測結果與地面望遠鏡在可見光下的觀測結果進行了比較,后者揭示了云的大小和形狀,以及它演化的速度。大約 142 天前,地面望遠鏡也目睹了類似的事件,當時斯皮策的觀測存在差距。

亞利桑那大學斯圖爾特天文臺助理研究教授、研究合著者埃弗雷特施拉文說:「我們第一次捕捉到塵埃的紅外光和當云層經過恒星前方時塵埃引入的朦朧感。」

斯皮策先前嘗試觀察年輕恒星周圍的碰撞并沒有揭示很多細節。新的觀察結果于上周發表在《天體物理學雜志》上。

研究合著者、亞利桑那大學斯圖爾特天文臺的天文學和行星科學教授喬治·里克在一份聲明中說:「沒有什麼可以替代事件的目擊者,斯皮策之前報道的所有案件都沒有得到解決,只有關于實際事件和碎片云可能是什麼樣子的理論假設。」

隨著研究人員繼續觀察,他們觀察到碎片云隨著塵埃迅速消散而膨脹并變得更加透明。

2019 年,云不再可見。然而,與碰撞前斯皮策觀測到的相比,系統中的塵埃多兩倍。

研究小組繼續使用其他紅外天文臺監測這顆恒星,并使用最近發射的詹姆斯韋伯太空望遠鏡預測對此類碰撞的新觀測。


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