北落师门周围观测到彗星屠杀 每日2颗10公里级互撞

北落师门。(图/台北天文馆之网路天文馆网站)

国际中心综合报导

天文学家经由欧洲太空总署(ESA)赫歇尔太空望远镜观测发现,北落师门(Fomalhaut)周围有个尘埃带,可能是每天数千颗冰彗星互相撞击摧毁的结果。北落师门是个相当年轻的恒星,仅约数千万年而已,质量约为太阳的2倍。天文学家于1980年代透过红外天文卫星(IRAS)首度发现其周围的尘埃带;但透过赫歇尔太空望远镜的远红外波段最新影像,天文学家这才发现更多细节

比利时鲁汶大学(University of Leuven)Bram Acke等人分析赫歇尔的观测资料,发现尘埃带中的尘埃温度约在摄氏零下230到零下170度之间。由于北落师门并非位在尘埃带中间,而是稍微偏向南侧,使得尘埃带的南侧比北侧稍微温暖一些、明亮一些。数年前,透过哈柏太空望远镜的观测,显示尘埃带窄而不对称,天文学家认为其中可能有颗行星正在绕着北落师门公转,而哈柏的可见光波段观测资料,是搜集被尘埃带固体微粒散射的星光,由此推测的尘埃直径约为数十毫米左右。

现在透过赫歇尔太空望远镜的观测,尘埃热能特性推测,尘埃带中的尘粒,显然绝大多数是直径只有数毫米而已的固态微粒(1毫米相当于百万分之一米)。然而,如此一来,赫歇尔的观测资料便与哈柏的资料冲突两者推测的微粒直径相差了10倍以上。

▲环绕北落师门的行星质量远小于原先认定。(图/中研院天文网)

为解决此矛盾冲突,Acke建议:这些尘粒必定是像太阳系中彗星遗留轨道上的尘粒一样,蓬蓬松松,并不扎实。如此一来,它的热能特性和散射特性,就都能符合哈柏和赫歇尔观测的结果了。不过,解决了一个问题,却又引发另一个问题,来自北落师门的明亮星光,应该会很快地就将这些小尘粒向外吹散;但事实却是北落师门周遭的尘粒数量庞大到不可思议的地步。唯一可以克服这个矛盾的答案,就是得不断有新鲜的尘粒补充,而新鲜尘粒应该是来自稍大天体互相撞击的结果。为维持这个尘埃带的现况,这些稍大天体的撞击频率必定相当惊人,据估计,相当于每天至少有2颗10公里级彗星互撞,或是有2000次1公里级彗星互撞,而且得互撞到完全粉碎的程度,才能满足所需。Acke等人对此结论相当惊讶,因为对这些天文学家而言,这个要求的数量是个天文数字。若要保持撞击速率如此之高,北落师门尘埃带中的彗星数量必定高达2600亿~83兆颗之多,其中所估的数量差别来自彗星大小。

太阳系的欧特云区(Oort Cloud)中所拥有的彗星数量与此相差不多,而欧特云就是在太阳系处在像北落师门这么年轻时,将太阳周围尘埃盘中的物质向外散射而形成的。(文/台北天文馆之网路天文馆网站)