韦伯望远镜揭示小行星在邻近恒星系统中的碰撞

两台不同的太空望远镜拍摄了这颗名为贝塔星的恒星周围同一区域相隔20年的快照。科学家们推测，斯皮策太空望远镜2004年至2005年拍摄的图像中看到的大量尘埃表明，到2023年詹姆斯·韦伯太空望远镜拍摄图像时，小行星的碰撞已经基本清除。图片来源：uux.cn/Roberto Molar Candanosa/约翰斯·霍普金斯大学，Lynette Cook/美国国家航空航天局的Beta Pictoris概念艺术。

（神秘的地球uux.cn）据约翰霍普金斯大学：天文学家捕捉到了一张照片中的巨大小行星在图神贝塔发生大规模碰撞的快照，图神贝塔是一个以其早期和动荡的行星形成活动而闻名的邻近恒星系统。

这些观测聚焦于塑造像我们这样的恒星系统的动荡过程，为我们提供了对行星形成原始阶段的独特一瞥。

领导这项研究的约翰斯·霍普金斯大学天文学家Christine Chen说：“图贝塔正处于类地行星区行星仍在通过巨型小行星碰撞形成的年龄，所以我们在这里看到的基本上是岩石行星和其他天体是如何实时形成的。”。

这些见解将于今天在威斯康星州麦迪逊举行的美国天文学会第244次会议上发表。

陈的团队通过将詹姆斯·韦伯太空望远镜的新数据与斯皮策太空望远镜2004年和2005年的观测结果进行比较，发现了图神贝塔周围尘埃颗粒发出的能量特征的显著变化。通过韦布的详细测量，该团队追踪了斯皮策之前分析的确切区域内尘埃颗粒的成分和大小。

科学家们将注意力集中在晶体硅酸盐（通常在年轻恒星周围以及地球和其他天体上发现的矿物）所释放的热量上，没有发现之前在2004-05年看到的颗粒的痕迹。陈说，这表明大约20年前，小行星和其他物体之间发生了一次灾难性的碰撞，将物体粉碎成比花粉或糖粉更小的细尘颗粒。

“我们认为所有的尘埃都是我们最初在2004年和2005年的斯皮策数据中看到的，”陈说，他也是太空望远镜科学研究所的天文学家。“根据韦布的新数据，我们得到的最好的解释是，事实上，我们目睹了小行星大小的大型天体之间罕见的灾难性事件的后果，这标志着我们对这个恒星系统的理解发生了彻底的变化。”

陈说，新的数据表明，被系统中心恒星辐射向外散射的尘埃已无法探测到。最初，恒星附近的尘埃被加热并发出热辐射，斯皮策仪器发现了这一点。现在，在远离恒星时冷却的尘埃不再发出这些热特征。

当斯皮策望远镜收集到早期的数据时，科学家们认为，随着时间的推移，像小天体一样的东西会不断地搅动并补充灰尘。但韦布的新观测显示，尘埃消失了，没有被替换。陈说，被扬起的灰尘大约是杀死恐龙的小行星的10万倍大。

βPictoris距离地球约63光年，长期以来一直是天文学家关注的焦点，因为它的接近性和随机过程，碰撞、太空风化和其他行星形成因素将决定系统的命运。

与我们45亿年前的太阳系相比，皮克图贝塔星只有2000万年的历史，正处于巨行星形成但类地行星可能仍在发展的关键时期。它至少有两个已知的气态巨星，贝塔图b和c，它们也会影响周围的灰尘和碎片。

约翰斯·霍普金斯大学天体物理学博士生、合著者卡丁·沃尔森说：“我们试图将整个陆地和巨型行星形成过程置于背景中的问题是常见还是罕见，还有一个更基本的问题：像太阳系这样的行星系有那么罕见吗？”。“我们基本上是想了解自己有多奇怪或普通。”

该团队报告称，这些新的见解还强调了韦布望远镜无与伦比的能力，可以揭示系外行星和恒星系统的复杂性。它们为其他太阳系的结构如何与我们的相似提供了关键线索，并可能加深科学家对早期动荡如何影响行星大气层、含水量和其他宜居性关键方面的理解。

“JWST的大多数发现都来自望远镜直接探测到的东西，”合著者、前约翰斯·霍普金斯大学天体物理学博士生Cicero Lu说。“在这种情况下，情况有点不同，因为我们的结果来自JWST没有看到的。”

其他作者包括约翰霍普金斯大学的柴毅伟和李；空间望远镜科学研究所的David R.Law、B.A.Sargent、G.C.Sloan、Julien H.Girard、Dean C.Hines、Marshall Perrin和Laurent Pueyo；约翰霍普金斯大学应用物理实验室的凯里·M·利斯；罗切斯特大学的Dan M.Watson；欧洲南方天文台的Jens Kammerer；欧洲航天局的Isabel Rebollido；和美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的克里斯托弗·斯塔克。