NASA發現天體碰撞產生的巨大碎片云

天文學家利用NASA現已退役的斯皮策太空望遠鏡在正在形成巖質行星的年輕恒星周圍發現了這些類型碰撞的證據。但這些觀察并沒有提供許多關于粉碎的細節，如所涉及的天體的大小。

在《The Astrophysical Journal》的一項新研究中，由亞利桑那大學的Kate Su領導的一組天文學家報告了對這些碰撞中的一個碎片云的首次觀測，因為它在其恒星前面經過并短暫地阻擋了光線。天文學家稱這是一次過境。另外再加上對恒星大小和亮度的了解，這些觀察使研究人員能直接確定撞擊后不久云的大小、估計碰撞的物體的大小并觀察云散去的速度。

“作為一個事件的目擊者是無可替代的，”同樣在亞利桑那大學的George Rieke說道，“以前從斯皮策報告的所有案例都沒有得到解決，只有關于實際事件和碎片云可能是什么樣子的理論假設。”據悉，Rieke是這項新研究的共同作者。

從2015年開始，由Su領導的團隊開始對一顆有1000萬年歷史的恒星HD166191進行常規觀測。在恒星生命的這個早期階段，其形成過程中留下的塵埃已經聚集在一起，從而形成被稱為行星碎片的巖石體--未來行星的種子。一旦以前充滿這些天體之間空間的氣體散去，它們之間的災難性碰撞就變得非常常見。

由于預計他們可能會在HD166191周圍看到這些碰撞的證據，該團隊利用斯皮策在2015年至2019年間對該系統進行了100多次觀測。雖然這些小行星太小太遠，無法用望遠鏡解決，但它們的粉碎產生了大量的灰塵。斯皮策探測到了紅外光--或比人眼所見略長的波長。紅外線是探測灰塵的理想選擇，其中包括原行星碰撞產生的碎片。

在2018年年中，太空望遠鏡看到HD166191系統變得明顯更亮，這表明碎片生產增加了。在那段時間里，斯皮策還檢測到了一個阻擋恒星的碎片云。結合斯皮策對過境的觀察和地面望遠鏡的觀察，研究小組可以推斷出碎片云的大小和形狀。

他們的工作表明，被觀察到的碎片云是高度拉長的，其最小估計面積是恒星的三倍。然而斯皮策看到的紅外增亮的數量表明，只有一小部分云在恒星前面經過，這次事件的碎片覆蓋了比恒星大幾百倍的區域。

為了產生這么大的云，主要碰撞中的天體一定是矮行星的大小，就像我們太陽系中的灶神星--位于火星和木星之間的主要小行星帶中的一個寬330英里（530公里）的天體。最初的沖突產生了足夠的能量和熱量，這使得一些物質發生汽化。另外它還引發了第一次碰撞產生的碎片跟系統中其他小天體之間的連鎖反應，這很可能造成了斯皮策看到的大量灰塵。

在接下來的幾個月里，大型塵埃云的規模越來越大并變得更加半透明，這表明塵埃和其他碎片正在迅速分散到整個年輕恒星系統中。等到2019年，在恒星前面經過的云不再可見，但該系統包含的塵埃是斯皮策發現該云之前的兩倍。根據論文作者的說法，這些信息可以幫助科學家檢驗關于陸地行星如何形成和成長的理論。

Su說道：“通過觀察年輕恒星周圍的塵埃碎片盤，我們基本上可以回顧過去，看到可能已經形成我們自己的太陽系的過程。學習這些系統中碰撞的結果，我們也可能更好地了解巖質行星在其他恒星周圍形成的頻率。”