包裹在温暖、多尘圆盘中的恒星听起来很舒适,在宇宙尺度上确实如此。它们是行星(如我们自己的行星——岩石质的,并且相当靠近其母恒星)最有可能形成的温床。在这些圆盘中,尘埃正在聚集,微小的岩石碎块正在碰撞,形成更大的物质团块,并在数百万年的过程中形成行星。然而,这个理论并不完美,旨在模拟这一过程的计算机模型提出的问题与解答一样多。天文学家最近试图弥补这一点,观察尘埃笼罩的恒星是否有任何微小的变化——也许是到达地球的星光量发生微小偏移——他们可以将这些变化输入模型,帮助模型与现实相符。
加州大学圣迭戈分校的博士后研究员卡尔·梅利斯(Carl Melis)及其合作者选择了一颗有史以来见过的最尘埃的恒星——一颗绰号为 TYC 8241 2652 的恒星——并计划长时间观测它。当该团队于 2008 年 5 月通过智利的一台 Gemini 天文台望远镜观测它时,这颗恒星的样子与 1983 年首次观测时几乎相同。2009 年 1 月,他们再次观测。他们看到的景象令人震惊。
几乎所有的尘埃都消失了。
他们首先想到的是肯定有误。“太空中的事物通常不会发展得很快,”梅利斯说。“我们之所以说事物具有天文尺度,是有原因的。要发生这种快速演变,尤其是在太阳系空间尺度上,在两年或更短的时间内发生的事情……”嗯,这简直难以置信。
随后是一场宇宙追逐——在《自然》杂志最新一期中有报道——该团队在接下来的几年里,通过四台不同的望远镜进行了六次观测。2009 年 1 月,来自美国宇航局的 WISE 卫星:“圆盘只是……消失了,”梅利斯说。2010 年 7 月来自 WISE:“仍然消失。”2011 年 4 月来自夏威夷的莫纳克亚山:“圆盘似乎消失了。”然后是欧洲空间局的轨道运行的赫歇尔望远镜:“消失了。”最后,2012 年 5 月再次通过 Gemini 望远镜:“真的消失了。”
那么尘埃去了哪里?为什么它如此匆忙?

展示 TYC 8241 2652 系统尘埃消失过程的动画。
致谢:Gemini Observatory/AURA artwork by Lynette Cook.
在仔细研究了多尘圆盘的文献后,梅利斯及其合作者确定了两种可以解释他们观测到的现象的过程。一种发生在圆盘中的两个巨大物体相互碰撞,将富含金属的气体释放到尘埃云中。气体使轨道尘埃颗粒减速,导致它们失去动量,脱离轨道,并落入恒星,从而迅速清除圆盘。然而,富含金属的气体很难看到,所以该团队不确定 TYC 8241 2652 周围是否有这样的气体。
另一种合理的解释涉及一种被称为“碰撞雪崩”的现象,这是一种巨大的、多尘的多米诺骨牌效应。在这种情况下,两个大物体之间的碰撞会喷射出微小的尘埃颗粒。这些颗粒非常小,以至于恒星发出的电磁辐射的温和推力可以将它们吹到太空中。(这种“辐射压力”是驱动日本 IKAROS 等太阳帆飞船的效应。)
如果圆盘密集,尘埃颗粒在向外飞出时会与其他物体碰撞,脱落其他尘埃颗粒,而这些尘埃颗粒又足够小,可以被恒星的辐射推开。这种情况反复发生,最终圆盘中的大部分尘埃分散到太空中。这种碰撞雪崩可以非常快速地发生——这与在 TYC 8241 2652 观测到的时间尺度相符。梅利斯的一位合著者、佐治亚大学的 Inseok Song 认为,这个模型也不完美。他认为恒星周围的尘埃量不足以让清除过程完全说得通。
尽管如此,碰撞雪崩仍然是最可能的解释,至少到目前为止是这样,研究行星形成的布里斯托大学研究员 Zoe Leinhardt 说。她说,测量恒星周围尘埃的科学技术还不确定,这意味着 TYC 8241 2652 可能比 Song 认为的拥有更多的尘埃。
Leinhardt 说,更重要的一点是,这两种情况都始于大物体之间的碰撞。这表明该圆盘中的行星形成已经相当深入,处于涉及至少小行星大小的岩石的阶段。她说:“这可能是一个我们至今为止一直对其视而不见的行星形成阶段的观测。”这意味着未来,快速消失的尘埃可能是天文学家可以用来从远处判断类地岩石行星正在形成过程中的标志。
梅利斯、Song 和他们的合作者希望其他天文学家能够介入,帮助他们解决尘埃消失之谜。与此同时,他们已经开始挑选其他被尘埃笼罩的恒星进行持续观察,以防它们的尘埃也快速逃逸。如果他们能抓住这些恒星“作案”,他们将离破解谜团更近一步。
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