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簡介：這篇文章是基於2020年4月Fomalhaut星的小行星體爆炸的模型論文，解釋近期Fomalhaut b「星體」消失的現象。一個可能的原因就是Fomalhaut b是爆炸產生出的塵雲。因為這個一度被認為是星體的物體能夠發出異常亮的可見光，但卻沒有能探測到紅外熱度特徵。另外其運行軌跡粒子顆粒方向也是遵循擴散式而非一般橢圓式。
圖解：左邊的彩色哈勃圖像是一個巨大的冰狀碎片環圍繞著位於25光年之外的Fomalhaut星。這顆恆星非常明亮，一個黑色的掩星被用來遮擋它的強光，這樣就可以拍攝到塵埃環。2008年，天文學家們看到了他們認為的第一張遠離恆星運行的行星的直接圖像。然而，到2014年，這顆候選行星在哈勃的探測下消失了。最好的解釋是，這個物體根本就不是一顆完整的行星，而是兩個小天體碰撞後形成的一團不斷膨脹的塵埃，每個小天體直徑約為125英裡。右邊的圖表是基於對膨脹和消退的雲的模擬。該雲由非常細小的塵埃粒子組成，目前估計直徑超過2億英裡。像這樣的災難估計每200，000年發生一次。因此，哈勃在正確的時間看到了正確的地方來捕捉這個短暫的事件。（圖源：NASA）
現在你看得見，現在你看不見。
天文學家認為是太陽系之外的一顆行星，現在似乎已經從視線中消失了。雖然在科幻小說中，這種情況常發生，比如超人的母星氪星爆炸，但在現實生活中，科學家正在尋找合理的解釋。
一種解釋是，與其說它是一個完整的行星體（2004年首次被拍到），不如說它是一個巨大的、不斷膨脹的塵埃雲，它是在兩個繞著附近明亮的恆星Fomalhaut運行的大型天體碰撞中產生的。後續觀測可能會證實這一不可思議的結論。
"這些碰撞極其罕見，我們實際上可以看到一次碰撞，這是大事，"亞利桑那大學圖森分校（the University of Arizona, Tucson）的安德烈斯·卡斯珀（András Gáspár）說。"我們相信，我們在正確的時間，在正確的地點，用NASA的哈勃太空望遠鏡見證了這樣一個不太可能發生的事件。"
「Fomalhaut 系統是驗證我們所有關於系外行星和恆星系統如何演化的想法的最終測試實驗室，」 亞利桑那大學斯圖爾德天文臺（Steward Observatory）的喬治·裡克（George Rieke）補充道。"我們確實有證據表明在其他天體系統中存在這種碰撞，但在我們的太陽系中還沒有觀察到這種程度的碰撞。這是一個行星如何相互摧毀的藍圖"。基於2004年和2006年拍攝的數據，這個被稱為Fomalhaut b的星體於2008年首次公布。在幾年的哈勃觀測中，它清晰可見，顯示為一個移動的點。在此之前，系外行星的證據大多是通過間接探測方法推斷出來的，比如恆星細微的前後晃動和行星在恆星前經過產生的陰影。
然而，與其他直接成像的系外行星不同的是，Fomalhaut b很早就出現了困擾人的難題。該天體在可見光下異常明亮，但沒有任何可探測到的紅外熱信號。天文學家猜測，增加的亮度來自於環繞這顆行星的巨大外殼或塵埃環，這可能與碰撞有關。Fomalhaut b的軌道也顯得不尋常，可能非常偏心。
圖解：Formalhaut系統（圖源：Hubble）
"我們的研究，分析了所有哈勃現有的有關Fomalhaut的檔案數據，揭示了它的幾個特徵，這些特徵共同描繪了一個畫面，即這個行星大小的物體可能根本就不存在」，卡斯珀說。
該團隊強調，最後板上釘釘的是，當他們對2014年拍攝的哈勃圖像進行數據分析後，顯示該天體已經消失，這令他們難以置信。他們說，早些時候的圖像顯示該物體隨著時間的推移不斷地消逝，這更增加了神秘感。"很明顯，Fomalhaut b在做一個真正的行星不應該做的事情"，卡斯珀說。
解釋是，Fomalhaut b正在從碰撞中慢慢膨脹，這一碰撞將正在消散的塵埃雲轟入太空。考慮到所有可用的數據，卡斯珀和裡克認為該碰撞發生在2004年第一次觀測前不久。到現在，由1微米左右（約為人類頭髮直徑的1/50）的塵埃粒子所組成的碎片雲已經低於哈勃的探測極限。據估計，塵埃雲到現在已經膨脹到比地球繞太陽運行的軌道還要大。
同樣令人困惑的是，該團隊報告稱，該天體更有可能處於逃逸路徑上，而不是像行星預期的那樣處於橢圓軌道上。這一猜想是基於研究人員將後來的觀測結果添加到早期數據的軌跡圖上。"誕生的大規模塵埃雲，經受了來自中心恆星Fomalhaut的相當大的輻射力，將處於如此的軌跡上"，卡斯珀說。"我們的模型自然能夠解釋該系統的所有獨立可觀測參數：其膨脹率、消逝與軌跡。"
由於Fomalhaut b目前處於環繞恆星的巨大冰屑環內，碰撞體很可能是冰和塵埃的混合物，就像存在於太陽系外緣柯伊伯帶（Kuiper belt）的彗星一樣。卡斯珀和裡克估計，這些類似彗星的天體每顆直徑約為125英裡（200公裡，大約是小行星灶神星（Vesta）大小的一半）。
根據作者的說法，他們的模型解釋了Fomalhaut b的所有觀測特徵。在亞利桑那大學的計算機集群上完成的複雜塵埃動力學建模表明，這種模型能夠適合所有的定量觀測結果。根據作者的計算，位於距離地球約25光年的Fomalhaut系統可能每20萬年才發生一次這樣的事件。
圖解：柯伊伯帶（Kuiper belt）（圖源：PBS LearningMedia）
卡斯珀和裡克--以及擴展團隊的其他成員--還將利用美國宇航局即將推出的詹姆斯-韋伯太空望遠鏡, 在其進行科學運作的第一年，對Fomalhaut系統進行觀測。該團隊將直接對該系統的內部溫暖區域進行成像，首次從空間上解析一個太陽系外行星系統中難以解釋的小行星帶成分。該團隊還將尋找圍繞Fomalhaut運行的真正行星，這些行星可能在引力作用下雕琢外盤。他們還將分析圓盤的化學成分。
他們的論文《新的HST[哈勃]數據和建模揭示了圍繞Fomalhaut的大規模行星小碰撞（New HST [Hubble] data and modeling reveal a massive planetesimal collision around Fomalhaut）》。將於2020年4月20日發表在《美國國家科學院院刊》上。
哈勃太空望遠鏡是NASA和ESA（歐洲航天局）的國際合作項目。NASA位於馬裡蘭州格林貝爾特的戈達德太空飛行中心（Goddard Space Flight Center）負責管理該望遠鏡。位於馬裡蘭州巴爾的摩的空間望遠鏡研究所（STScI）負責哈勃的科學操作。空間望遠鏡研究所由位於華盛頓特區的天文學研究大學協會（the Association of Universities for Research in Astronomy）為NASA運營。
作者: Rob Garner
FY: JuJunia
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