站长之家 - 业界 2022-03-20 09:30

NASA发现天体碰撞产生的巨大碎片云

我们太阳系中的大多数岩质行星和卫星--包括地球和月球--都是在太阳系历史早期的大规模碰撞中形成或塑造的。通过撞击,岩质天体可以积累更多的物质、增大体积或它们可以分裂成多个更小的天体。

天文学家利用NASA现已退役的斯皮策太空望远镜在正在形成岩质行星的年轻恒星周围发现了这些类型碰撞的证据。但这些观察并没有提供许多关于粉碎的细节,如所涉及的天体的大小。

在《The Astrophysical Journal》的一项新研究中,由亚利桑那大学的Kate Su领导的一组天文学家报告了对这些碰撞中的一个碎片云的首次观测,因为它在其恒星前面经过并短暂地阻挡了光线。天文学家称这是一次过境。另外再加上对恒星大小和亮度的了解,这些观察使研究人员能直接确定撞击后不久云的大小、估计碰撞的物体的大小并观察云散去的速度。

“作为一个事件的目击者是无可替代的,”同样在亚利桑那大学的George Rieke说道,“以前从斯皮策报告的所有案例都没有得到解决,只有关于实际事件和碎片云可能是什么样子的理论假设。”据悉,Rieke是这项新研究的共同作者。

从2015年开始,由Su领导的团队开始对一颗有1000万年历史的恒星HD166191进行常规观测。在恒星生命的这个早期阶段,其形成过程中留下的尘埃已经聚集在一起,从而形成被称为行星碎片的岩石体--未来行星的种子。一旦以前充满这些天体之间空间的气体散去,它们之间的灾难性碰撞就变得非常常见。

由于预计他们可能会在HD166191周围看到这些碰撞的证据,该团队利用斯皮策在2015年至2019年间对该系统进行了100多次观测。虽然这些小行星太小太远,无法用望远镜解决,但它们的粉碎产生了大量的灰尘。斯皮策探测到了红外光--或比人眼所见略长的波长。红外线是探测灰尘的理想选择,其中包括原行星碰撞产生的碎片。


在2018年年中,太空望远镜看到HD166191系统变得明显更亮,这表明碎片生产增加了。在那段时间里,斯皮策还检测到了一个阻挡恒星的碎片云。结合斯皮策对过境的观察和地面望远镜的观察,研究小组可以推断出碎片云的大小和形状。

他们的工作表明,被观察到的碎片云是高度拉长的,其最小估计面积是恒星的三倍。然而斯皮策看到的红外增亮的数量表明,只有一小部分云在恒星前面经过,这次事件的碎片覆盖了比恒星大几百倍的区域。

为了产生这么大的云,主要碰撞中的天体一定是矮行星的大小,就像我们太阳系中的灶神星--位于火星和木星之间的主要小行星带中的一个宽330英里(530公里)的天体。最初的冲突产生了足够的能量和热量,这使得一些物质发生汽化。另外它还引发了第一次碰撞产生的碎片跟系统中其他小天体之间的连锁反应,这很可能造成了斯皮策看到的大量灰尘。

在接下来的几个月里,大型尘埃云的规模越来越大并变得更加半透明,这表明尘埃和其他碎片正在迅速分散到整个年轻恒星系统中。等到2019年,在恒星前面经过的云不再可见,但该系统包含的尘埃是斯皮策发现该云之前的两倍。根据论文作者的说法,这些信息可以帮助科学家检验关于陆地行星如何形成和成长的理论。

Su说道:“通过观察年轻恒星周围的尘埃碎片盘,我们基本上可以回顾过去,看到可能已经形成我们自己的太阳系的过程。学习这些系统中碰撞的结果,我们也可能更好地了解岩质行星在其他恒星周围形成的频率。”

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