哈勃“跟丟”系外行星？原因終查明，原來是這樣

這顆系外行星從哈勃觀測中消失了。現在，我們終於知道為什麼了

圖解：恒星“北落師門” 圖源：大衛∙德∙馬丁/ESA/Hubble

2004年和2006年，哈勃望遠鏡曾觀測到了一些令人難以置信的東西。它們看起來像是圍繞著一顆距離我們25光年名為“北落師門”（Fomalhaut，也稱南魚座α）的恒星運行的衛星。最難得的是，它們在可見光中可直接觀測，這在系外行星中實屬罕見，一般來說系外行星都太小且光亮微弱，很難被觀測到。

這一星體被正式命名為“北落師門b”或“大袞”（閃米特人的農神，造型是半人半魚），它的發現在2008年被正式公布，並在2012年得到證實。這一行星被認為是一顆氣態巨行星，其橢圓軌道的偏心率極高，公轉一周大約需要1700年。然而在2014年，天文學家們在研究哈勃先前拍攝的未曾公開的照片時卻有了驚人的發現：這顆假定的行星不只是改變了，而且不是說它的軌道和預期不同——而是“大袞”完全地消失了！它原先占據的地方現在什麼都沒有了。這使得天文學家得出了一個結論：這個斑點根本就不是一顆系外行星，哈勃先前觀測到的亮斑可能是一個更為罕見的天文現象——兩顆小行星大小的微行星發生了碰撞。

圖解：“大袞”完全消失 圖源：NASA/ESA/P∙卡拉斯 加州大學伯克利分校

“這種碰撞極其罕見，所以我們居然能觀測到一次實屬幸運。”來自亞利桑那大學的天文學家安德拉斯∙加什帕爾如是說，“我們相信，我們在正確的時間正確的地點，通過哈勃望遠鏡見證了這一幾乎不可能發生的事件。”

確認“大袞”為系外行星的向來不易。“北落師門”是一顆非常年輕的恒星，大約只有4.4億年，它仍被環形星盤的殘餘物——由塵埃和氣體組成的冰環所包圍。這意味著圍繞它的行星也非常年輕，因此這些行星還很炙熱並向外發射著紅外輻射。然而對“大袞”的觀測卻表明它並沒有類似的紅外輻射。且它的亮光更偏向藍色波長，這與現存的行星形成理論相悖。

為了解釋這些不尋常之處，天文學家提出一個理論：這顆行星被巨大的塵埃環或塵埃雲所包圍，這也許是與其他物體，或一顆有巨大星環的較小的行星相撞的結果。甚至有學者提出“大袞”可能是一顆中子星。然而上述的理論都不完善，而且還存在另一個巨大的疑問：“大袞”的軌道似乎穿過了環繞“北落師門”的星環，卻沒有對其產生引力乾擾——正常的行星則會產生乾擾。所以天文學家對這個星系進行了持續的觀測。

圖解：“大袞”消逝的過程 圖源：NASA/ESA/加什帕爾&裏克 亞利桑那大學

“我們分析了所有哈勃有關“北落師門b”的檔案數據，包括其最近拍攝到的圖像，研究表明，也許從一開始，那個位置就從未存在過行星大小的物體。”加什帕爾說到。早在科學家們發現哈勃2014年的數據中沒有“大袞”的存在時，加什帕爾和他亞利桑那大學的同事，天文學家喬治∙裏克就急忙重審了早先的觀測數據。他們驚奇地發現，這個星體似乎隨著時間推移慢慢地消失了。這一發現與2012年確認“大袞”為系外行星的研究有直接矛盾——該研究表明“大袞”的亮度在前後兩次的觀測中沒有變化。“很顯然，“北落師門b”的身上發生了一些不同尋常的事。”加什帕爾說到。

基於他們對這些數據的分析，加什帕爾和裏克相信，在2004年哈勃拍下“北落師門b”的第一張照片前不久，一場碰撞發生了。相撞的兩個天體的直徑都約為200公裏（125英裏），且它們應該都是有冰和石塊組成，就像太陽系的彗星一樣。這兩顆天體在一場巨大的碰撞中粉身碎骨，之後便慢慢擴大直至消散在宇宙之中。碰撞的早期這一事件曾短暫可見，然而現在碰撞後的微小顆粒對於哈勃來說已經不可見了，所以對其繼續追蹤觀測也不大可能了。

不過，基於收集到的數據，該團隊可以確定：“大袞”，或者它的餘燼，從未環繞過“北落師門”這顆恒星。它更像是正處在遠離該恒星的逃逸軌道上。“這樣的軌跡，如果說是一團新近誕生的、受“北落師門”中心恒星輻射影響的巨大的塵埃雲所帶來的，或許就解釋得通了。”加什帕爾說到，“我們的模型就能很自然地解釋我們觀測到的關於這個星體所在系統的所有獨立參數，包括它的膨脹率、消逝過程以及它留下的軌跡。”

該研究被發表於美國國家科學學院刊（PNAS）

BY: Michelle Starr

FY:小北口

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