首次捕捉到恒星亮度变暗与红外光增亮相关现象

作者: 不二北斗

来源: 《自然》杂志

发布日期: 2023-10-13 21:30:36

2021年,天文学家Matthew Kenworthy捕捉到一颗在可见光下反复闪烁的恒星ASASSN-21qj,并发现其红外发射在可见光变暗前约900天出现了上升。研究表明,这可能是两颗行星发生巨大碰撞的结果,这种碰撞释放的能量远超恒星本身,并形成了比原有行星大几百倍的炽热发光物质。这一发现为观测新行星的诞生提供了机会,并可能揭示行星形成的关键机制。

2021年,荷兰莱顿大学的天文学家Matthew Kenworthy正在寻找系外行星周围的环。他从众多天文望远镜收集的数据中,搜寻那些以不同寻常的方式闪烁或变暗的恒星。在监测天空中的爆炸恒星的ASASN-SN巡天任务的数据中,他捕捉到了一颗在可见光下反复闪烁的类太阳恒星。这颗距离地球约1800光年的恒星被命名为ASASSN-21qj。在几个月的时间里,它在可见光波段反复地变暗,又恢复到原来的亮度。

观测到这种亮度会变暗的恒星并不罕见,这通常被归因为有物质在这颗恒星和地球之间穿过。

但是,在Kenworthy于社交网站上发布了一篇关于ASASSN-21qj的帖子后,引起了一名业余天文学家Arttu Sainio的注意。Sainio指出,在观测到ASASSN-21qj的可见光变暗前的约900天左右,这颗恒星的红外发射出现了大约4%的上升。这则信息完全改变了故事的走向。他们产生了一个疑问:这两个观测结果是否相关?如果是的话,那么ASASSN-21qj究竟发生了什么?

现在,在一项新发表于《自然》杂志的研究中,Kenworthy与他的同事给出了一个可能的答案。他们认为,这两组观测结果都可以用两颗行星发生巨大的碰撞来解释。当巨大的碰撞发生之后,碰撞所释放的能量要多于恒星所释放的能量。由碰撞产生的物质会过热,它们会熔化,或者蒸发,或者两者兼而有之。此外,这样的碰撞还可以形成比原有的行星大几百倍的炽热发光物质。

如果以上解释被证实是正确的,那么研究这个恒星系统就可以为实时观测新世界的诞生提供一个绝佳的机会,并为了解行星形成的一个关键机制打开一扇新的窗户。即使从目前有限的观测中,天文学家也能了解到一些非常有趣的信息。首先,研究人员认为,要释放出观测到的能量,“碰撞后天体”必须是地球大小的几百倍。要形成这么大的天体,每个碰撞的行星都必须是地球质量的几倍,就像“冰质巨行星”天王星和海王星一样大。

第二,研究人员估计“碰撞后天体”的温度大约为700°C,对于这样的温度,发生碰撞的天体就不可能完全由岩石和金属构成,至少有一颗行星的外部区域必须包含沸点温度较低的元素,比如水中的元素。综合这两点来看,天文学家认为这应该是两个富含冰的、类似海王星的行星之间的碰撞。而红外光的增亮与可见光的变暗之间存在时间上的延迟,意味着碰撞发生在离恒星很远的地方。

最令人兴奋的是,天文学家可以继续观测这个系统在接下来几十年里的演化,实时观看一颗新行星的诞生,并检验他们的结论。

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