首个宇宙碰撞在距离地球25光年的地方被发现

艺术表现恒星北落师门环绕盘中两个行星相撞的过程。图片来源：托马斯·穆勒（MPIA）

（蜘蛛网eeook.com）据《大众科学》（安德鲁·保罗）：天文学家最初怀疑是一颗新的系外行星，实际上是一颗前所未见的正面宇宙碰撞。正如今天发表在《科学》杂志上的一项研究中详细描述的，研究人员描述了两个小型岩石宇宙天体（行星体）之间两次独立碰撞的后果。然而，这些发现完全依赖于哈勃太空望远镜的鹰眼成像。

这场天体传奇始于近20年前。2008年，天文学家在南鱼座距离地球25光年处探测到一个无法解释的明亮天体。专家将其命名为北落师门 b，但并不完全确定“它”到底是什么。初步分析表明，它可能是一颗比我们太阳还要大的新型系外行星。与此同时，其周围翻滚的碎片云暗示北落师门 b是一个膨胀的尘埃形成。

西北大学天体物理学家兼研究合著者Jason Wang解释道：“该系统拥有我们已知最大的尘埃带之一。这使得它成为研究的容易目标，”西北大学天体物理学家兼研究合著者Jason Wang解释道。

经过多年的断断续续的检查，王的团队在2023年有机会利用哈勃太空望远镜强大的透镜来探测这个谜团。但当哈勃将设备对准北落师门 b坐标时，它并不存在。相反，望远镜在一个稍有不同的附近位置标出了一个明亮的光点。

“我们原以为那道明亮的光是北落师门 b，因为那是系统中已知的光源。但在仔细对比新图像与过去图像后，我们意识到它不可能是同一个光源，”王说。“这既令人兴奋，也让我们感到困惑。”

“这无疑是我第一次在系外行星系统中看到光点突然出现，”加州大学伯克利分校、天文学家兼研究合著者保罗·卡拉斯补充道。“在我们之前的所有哈勃图像中都没有它。”

这张哈勃太空望远镜合成图像展示了围绕北落师门恒星的碎片环和尘埃云cs1和cs2。作为对比，2012年拍摄的尘埃云cs1与2023年拍摄的尘埃云cs2为对照。虚线圈标示了这些云的位置。当尘埃云cs2突然出现时，天文学家很快意识到他们目睹了两个巨大天体剧烈碰撞。此前被认为是行星的CS1现在被归类为类似的碎片云。在这张图像中，北落师门本身被遮蔽，以便看到较暗的特征。其位置由白星标记。图片来源：NASA，欧洲航天局，Paul Kalas（加州大学伯克利分校）

进一步的调查现在强烈表明，该天体——现被归类为北落师门cs1——从未是系外行星。更可能的解释是，2008年的首次观测展示了一次壮观的撞击结果，涉及早期行星发育中较小的岩石组成部分——行星体。哈勃最近的图像显示了撞击的消散残骸。

更重要的是，北落师门 cs2表现出极其相似的特征，后者二十年前也被研究过。此前的理论认为，这种碰撞在某一区域大约每10万年才会发生一次。然而，研究人员在检查该系统后得出了不同的估计。

这位艺术家的概念展示了两个在北落师门恒星轨道上猛烈碰撞的场景。图片来源：NASA、欧洲航天局、STScI、拉尔夫·克劳福德（STScI）

“在这里，20年里，我们只见过两次，”卡拉斯说。“如果你有一部过去三千年的电影，而且被加速到每年都只有几分之一秒，想象一下你会看到多少闪回。北落师门的行星系统会因这些碰撞而闪闪发光。”

虽然起初难以置信，但四项独立数据分析支持了他们的发现：福马尔霍特最近发生了两次涉及行星体的短暂事件。

“这是我们第一次见到这样的情况，”王补充道。

随着北落师门碰撞的确认，天体物理学家可以开始利用这些数据更好地为行星模型提供信息，并更准确地识别潜在系外行星。据卡拉斯介绍，这场持续数十年的谜团也成为探索宇宙过程中困难的案例研究。

“北落师门 cs2看起来就像一颗反射星光的系外行星，”他说。“我们从研究CS1中学到的是，一团巨大的尘埃云可以伪装成行星多年。这是对未来旨在探测反射光系外行星任务的警示。”