彗星撞碎形成星塵帶

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根據最近發表在《天文與天體物理學》雜誌上的一篇新論文,每天有兩千顆彗星在附近的恆星北落師門周圍碰撞,在該恆星系統的外圍形成一個不斷補充的塵埃帶。

北落師門是一顆年輕的恆星。它的質量是太陽的兩倍,距離我們25光年。在20世紀80年代,天文學家發現它被大量的塵埃包圍。赫歇爾空間天文臺現在已經制作了該恆星系統有史以來最好的遠紅外影像,並讓比利時魯汶大學的布拉姆·阿克領導的天文學家團隊有機會重新審視該系統。

最令人感興趣的是北落師門系統外緣的一個狹窄的塵埃和碎片帶,它有點像太陽系自身的柯伊伯帶。北落師門的塵埃帶距離恆星的距離是地球到太陽距離的140倍。填充它的塵埃顆粒溫度在零下170攝氏度到零下230攝氏度之間。


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在我們的太陽系中,柯伊伯帶包括冥王星和另外兩顆矮行星,但主要由太陽系形成後遺留下來的較小的冰冷天體組成。像這樣的星帶往往存在於行星系統中,其位置由於某種原因而沒有形成行星。然而,北落師門的星帶比柯伊伯帶年輕得多。而且它也更活躍。阿克說,北落師門系統類似於我們太陽系最活躍的階段。

該星帶相對於其恆星是偏離中心的,暗示附近有一顆或多顆行星透過引力與之相互作用。新的赫歇爾觀測證實了該星帶的狹窄性,這也表明附近的行星將塵埃和碎片保持在原位,並阻止其擴散開來。

但這並不是關於北落師門最有趣的事情。恆星周圍存在塵埃盤也不是——它們可能與行星一樣普遍(行星確實非常普遍)。“使北落師門特別之處在於存在大量非常小的塵埃,”阿克說。

根據新的赫歇爾觀測到的塵埃顆粒的“輝光”,北落師門狹窄星帶中的塵埃吸收光線,就好像它是由微米級的微小顆粒組成的一樣。但之前的哈勃觀測顯示,塵埃帶反射光線,就好像它是由更大的顆粒組成的一樣。

為了解決這個問題,阿克和他的同事們提出,填充北落師門星帶的顆粒是“蓬鬆的”。也就是說,它們像赫歇爾顯示的那樣很小,但鬆散地聚集在一起,反射光線就好像它們更大一樣。

但還有另一個問題:像北落師門星帶中那些小顆粒應該被來自恆星的強風吹出系統。較大的顆粒有足夠的引力停留能力來抵抗被吹走,但較小的顆粒沒有。星帶中仍然存在小顆粒表明它們正在以某種方式不斷地得到補充。

阿克說,顆粒的“蓬鬆”性質表明彗星是塵埃的來源。因此,他和他的同事們計算出需要摧毀多少彗星才能使星帶充滿微小的塵埃顆粒。“從少量的小顆粒中,我們推斷出每天有2000顆[1公里大小]的彗星被化為塵埃,”他說。

Kelly Oakes has a master's degree in science communication and a degree in physics, both from Imperial College London. She started this blog so she could share some amazing stories about space, astrophysics, particle physics and more with other people, and partly so she could explore those stories herself.

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