一閃一閃亮晶晶，這顆恒星會變暗的原因是→

變亮又變暗的恒星

2021年，荷蘭萊頓大學的天文學家Matthew Kenworthy正在尋找系外行星周圍的環(huán)。他從眾多天文望遠鏡收集的數據中，搜尋那些以不同尋常的方式閃爍或變暗的恒星。在監(jiān)測天空中的爆炸恒星的ASASN-SN巡天任務的數據中，他捕捉到了一顆在可見光下反復閃爍的類太陽恒星。

這顆距離地球約1800光年的恒星被命名為ASASSN-21qj。在幾個月的時間里，它在可見光波段反復地變暗，又恢復到原來的亮度。觀測到這種亮度會變暗的恒星并不罕見，這通常被歸因為有物質在這顆恒星和地球之間穿過。

但是，在Kenworthy于社交網站上發(fā)布了一篇關于ASASSN-21qj的帖子后，引起了一名業(yè)余天文學家Arttu Sainio的注意。Sainio指出，在觀測到ASASSN-21qj的可見光變暗前的約900天左右，這顆恒星的紅外發(fā)射出現(xiàn)了大約4%的上升。

這則信息完全改變了故事的走向。他們產生了一個疑問：這兩個觀測結果是否相關？如果是的話，那么ASASSN-21qj究竟發(fā)生了什么？

現(xiàn)在，在一項新發(fā)表于《自然》雜志的研究中，Kenworthy與他的同事給出了一個可能的答案。他們認為，這兩組觀測結果都可以用兩顆行星發(fā)生巨大的碰撞來解釋。

這幅圖顯示了行星碰撞產生的巨大的發(fā)光行星體。碰撞之后，一些冰和巖石的殘骸噴出，然后在地球和圖像背景中的宿主星之間穿過，（圖/Mark Garlick）

當巨大的碰撞發(fā)生之后

巨大的碰撞被認為常見于行星形成的最后階段，它們決定了行星的最終大小、組成和熱狀態(tài)，并塑造了這些行星系統(tǒng)中天體的軌道。在我們的太陽系中，天王星的奇怪傾斜、水星的高密度以及月球的存在，都被認為是由巨大的碰撞造成的。然而，到目前為止，天文學家?guī)缀鯖]有任何直接證據能夠證明，銀河系中正在發(fā)生這些巨大的碰撞。

若要用巨大的碰撞來解釋對ASASSN-21qj的觀測結果，那么在碰撞后的最初幾個小時內，碰撞所釋放的能量要多于恒星所釋放的能量。由碰撞產生的物質會過熱，它們會熔化，或者蒸發(fā)，或者兩者兼而有之。

此外，這樣的碰撞還可以形成比原有的行星大幾百倍的熾熱發(fā)光物質。雖然捕捉到了ASASSN-21qj的紅外光增亮的廣域紅外巡天探測者（WISE）并沒有觀測到這一幕，但這可能是由于WISE每隔300天左右才觀測一次ASASSN-21qj，因此錯過了這些由碰撞產生的最初的閃光。

不過，由這種碰撞產生的膨脹的行星體，需要很長時間才能冷卻并縮小到可被我們識別為新行星的樣子。一開始，當這樣一個“碰撞后天體”達到最大的程度時，它發(fā)出的光仍然可能有恒星發(fā)出的光的百分之幾那么高。這樣的天體是有可能產生（如觀測到的）紅外光增亮的現(xiàn)象的。

與此同時，這樣的碰撞還會將大量的殘骸噴射到恒星周圍的一系列不同軌道上。這些殘骸中的一小部分會在碰撞的沖擊下蒸發(fā)，隨后凝結形成由微小的冰和巖質晶體組成的云。隨著時間的推移，這些團塊狀的云團中的一些物質，會在ASASSN-21qj和地球之間經過，阻擋一小部分來自恒星的可見光，導致恒星在觀測中變暗。

冰質巨行星

如果以上解釋被證實是正確的，那么研究這個恒星系統(tǒng)就可以為實時觀測新世界的誕生提供一個絕佳的機會，并為了解行星形成的一個關鍵機制打開一扇新的窗戶。

即使從目前有限的觀測中，天文學家也能了解到一些非常有趣的信息。首先，研究人員認為，要釋放出觀測到的能量，“碰撞后天體”必須是地球大小的幾百倍。要形成這么大的天體，每個碰撞的行星都必須是地球質量的幾倍，就像“冰質巨行星”天王星和海王星一樣大。

這兩顆行星可能大小與海王星相似。（圖/NASA /JPL）

第二，研究人員估計“碰撞后天體”的溫度大約為700°C，對于這樣的溫度，發(fā)生碰撞的天體就不可能完全由巖石和金屬構成，至少有一顆行星的外部區(qū)域必須包含沸點溫度較低的元素，比如水中的元素。

綜合這兩點來看，天文學家認為這應該是兩個富含冰的、類似海王星的行星之間的碰撞。

而紅外光的增亮與可見光的變暗之間存在時間上的延遲，意味著碰撞發(fā)生在離恒星很遠的地方。與天文學家常在其他恒星周圍觀測到的許多緊密排列的行星系統(tǒng)相比，這樣一個有著遠離恒星的冰質巨行星的系統(tǒng)，和我們的太陽系更為相似。

最令人興奮的是，天文學家可以繼續(xù)觀測這個系統(tǒng)在接下來幾十年里的演化，實時觀看一顆新行星的誕生，并檢驗他們的結論。未來，他們將使用韋布空間望遠鏡（JWST）等強大的儀器進行觀測，以確定殘骸云中的顆粒的大小和組成，和“碰撞后天體”的上層化學成分，并跟蹤這些熱殘骸會如何冷卻下來。在這個過程中，甚至有可能觀測到新衛(wèi)星的出現(xiàn)。這些觀測可以為天文學家提供理論信息，幫助他們理解巨大的碰撞是如何塑造行星系統(tǒng)的。

#創(chuàng)作團隊：

編譯：不二北斗

排版：雯雯

#參考來源：

https://theconversation.com/the-afterglow-of-an-explosive-collision-between-giant-planets-may-have-been-detected-in-a-far-off-star-system-215466

https://www.bristol.ac.uk/news/2023/october/exoplanet-collision.html

https://www.sciencenews.org/article/exoplanet-collision-first-afterglow-infrared-light

#圖片來源：

封面圖&首圖：Mark Garlick