天文学家们以为他们发现了一颗行星——然后它消失了，出现了更奇异的东西

这位艺术家的概念展示了两个在北落师门恒星轨道上猛烈碰撞的场景。图片来源：uux.cn/NASA、欧洲航天局、STScI、拉尔夫·克劳福德（STScI）

（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：故事的开端就像许多天文学发现一样：乍一看似乎很普通。在NASA哈勃太空望远镜拍摄的图像中，出现了一个明亮的光点，在附近恒星尘埃覆盖的环境中闪耀。天文学家以前也见过类似的现象。在遥远的行星系统中，微弱的光芒通常意味着行星的表面或大气反射着恒星光回地球。

所以科学家们就是这么想的。他们相信自己看到的是一颗覆盖尘埃、静静绕其恒星运行的系外行星。这一切看起来都不紧急。也没有任何迹象表明灾难。

然后光芒消失了。

取而代之的是另一个明亮的物体，近在咫尺，却无疑是新的。仿佛宇宙眨了眨眼，抹去了一个存在，又写下了另一个存在，进入了同一个宇宙邻里。这种变化太过剧烈，无法忽视。慢慢地，国际团队研究该系统时逐渐意识到。这些根本不是行星。

他们成了废墟。

“在恒星周围的尘带中发现一个新的光源令人惊讶。我们完全没想到会这样，“西北大学的Jason Wang说，他是多年来一直关注该系统的研究人员之一。

这颗恒星是北落师门，它是距离仅25光年、位于南极双鱼座的明亮邻居。它的质量比太阳还大，周围环绕着复杂的尘埃碎片带结构。几十年来，天文学家一直研究这个系统，因为它的亮度和距离极高，使其观测异常容易。

“该系统拥有我们所知最大的尘埃带之一，”王解释道。“这让它成为研究的容易目标。”

也许很简单，但并不简单。

自2008年以来，科学家们一直在研究一个名为Fomalhaut b的神秘天体。它出现在恒星主尘带外侧，在哈勃的图像中微微发光。这是真实存在的星球，还是完全是别的东西？这个问题悬而未决多年，至今没有明确答案。

2023年哈勃再次观测该系统时，答案以最出人意料的方式出现。Fomalhaut b 已经消失了。

“基于这些观测，我们最初的目标是监测Fomalhaut b，我们最初以为它是一颗行星，”王说。

“我们以为那道强光是Fomalhaut b，因为那是系统里已知的光源。但当我们仔细比较新照片与过去的照片时，发现它不可能是同一个来源。这既令人兴奋，也让我们摸不着头脑。”

原本的光源已经完全消失了。取而代之的是另一道微微偏移的光点，发出类似强度的光芒。这种模式诡异，几乎像戏剧化，仿佛系统本身在重演一场戏。

加州大学伯克利分校的首席作者保罗·卡拉斯对当时的震惊记忆犹新。

“这绝对是我第一次在系外行星系统中看到光点凭空出现，”他说。

“在我们之前的所有哈勃图像中都没有它，这意味着我们刚刚目睹了两个巨大天体之间的剧烈碰撞，以及一团巨大的碎片云，这种碎片云在我们太阳系中都没有。”

团队将消失的物体重新命名为Fomalhaut cs1，并将新的物体命名为Fomalhaut cs2。“cs”代表环星源，巧妙地暗示这两个天体已无法自信地称为行星。

这位艺术家的概念展示了导致尘埃云cs2在北落师门恒星周围形成的一系列事件。在面板1中，左上角出现了星形北落师门。右下角的两个白点代表围绕北落师门运行的两个巨大天体。在第二格中，物体彼此接近。第三格展示了这两个物体的剧烈碰撞。在第四图中，产生的尘埃云cs2变得可见，星光将尘埃颗粒推离恒星。图片来源：uux.cn/NASA、欧洲航天局、STScI、拉尔夫·克劳福德（STScI）

研究人员得出结论，他们看到的是两次宇宙撞击的发光残骸。

研究人员的主要假设既令人震惊又优雅。在过去二十年里，同一行星系统发生了两次独立的碰撞。每次碰撞都涉及行星体，这些小行星类似小行星的岩石体，构成行星的构建模块。

王说：“我们的主要假设是，在过去二十年里我们观测到了两次行星体——像小行星这样的小型岩石天体——的碰撞。”“行星体碰撞极为罕见，这是我们首次在太阳系外见到碰撞。”

当微行星高速碰撞时，它们不仅仅是裂开或崩塌。它们会爆炸成巨大的尘埃和碎片云，短暂地像行星一样明亮，反射星光穿越太空。随着时间推移，那些云层扩散并消散，再次变得隐形。

这张哈勃太空望远镜合成图像展示了围绕北落师门恒星的碎片环和尘埃云cs1和cs2。作为对比，2012年成像的尘埃云CS1与2023年成像的尘埃云CS2相符。虚线标记了这些云的位置。当尘埃云CS2突然出现时，天文学家们很快意识到他们目睹了两个巨大天体的剧烈碰撞。CS1 曾被认为是行星，现在被归类为类似的碎片云。在这张图片中，Fomalhaut本身被遮蔽，以便看到较为淡的特征。其位置由白色星星标示。图片来源：uux.cn/NASA、欧洲航天局、Paul Kalas（加州大学伯克利分校）

这种消退解释了为什么Fomalhaut cs1会消失。它的碎片云已经稀薄得无法探测。

但CS2的出现暗示了更令人震惊的现象：又发生了一次碰撞，产生了一团新的云，现在在尘带中发光。

其影响令人震惊。根据现有理论，此类行星小碰撞应极为罕见。

“理论认为每10万年或更久才会发生一次碰撞。在这里，20年里，我们只见过两场，“卡拉斯说。

他提供了一种生动的想象方式。

“如果你有一部过去三千年的电影，而且被加速到每年都只有几分之一秒，想象一下你会看到多少闪光。北落师门的行星系统会因这些碰撞而闪闪发光。”

天文学家在如此短的观测窗口内恰好捕捉到其中的两个事件，几乎难以置信。这使得仔细的核实变得至关重要。

王在确认这一发现中发挥了关键作用。他进行了四项独立分析之一，旨在确保信号真实而非伪影或错误。

“这是我们第一次见到类似现象，”王说。“所以，我们必须确保能信任我们的图像，并且正确测量碰撞的性质。我对数据进行了分析，显示四项独立分析都自信地探测到了恒星附近的新源。”

只有在那次严格的确认之后，团队才允许自己接受这个结论。他们并没有发现行星。他们目睹了实时的毁灭。

乍一看，观看小行星相互碰撞似乎像是宇宙琐事。但对行星科学家来说，这些暴力事件意义重大。

王称：“研究小行星碰撞对于理解行星形成过程非常重要。”“它还能告诉我们小行星的结构，这对行星防御项目如双小行星重定向测试（DART）非常重要。”

行星诞生于混沌之中。在年轻的行星系统中，无数岩石天体碰撞、合并、破碎，逐渐组装成更大的世界。通过观察碰撞发生的过程，天文学家能够罕见地洞察塑造行星的原始过程，远在行星变得稳定宁静之前。

在北落师门系统中，碰撞还提供了关于相关行星体内部结构的线索。碎片的扩散和反射光线的方式取决于母体天体的大小、强度和组成。每一朵尘埃云都是用星光书写的法医记录。

这一发现也带来了一个静默的警告。

“Fomalhaut cs2看起来就像一颗反射恒星光的系外行星，”Kalas说。“我们从CS1的研究中了解到，大型尘埃云可以伪装成行星多年。这是对未来旨在通过反射光探测系外行星的任务的警示。”

随着天文学家准备进入行星狩猎的新时代，下一代天文台旨在直接成像类地行星，将碎片云误认为行星的风险变得更加严重。发光的尘埃云可以逼真模仿行星的特征，停留足够长的时间，甚至能欺骗细心的观察者。

Fomalhaut 系统提醒我们，并非每一点光点都是一个世界。有些是疤痕。

尽管哈勃揭示了碰撞，但其老化的仪器已无法提供进一步研究所需的详细信息。

“由于哈勃的年代久远，它已无法收集系统的可靠数据，”王说。

幸运的是，轨道上还有继任者等待着。

团队已获得詹姆斯·韦伯太空望远镜的观测时间，利用其近红外相机跟踪Fomalhaut cs2的演变。与哈勃不同，韦伯能够收集详细的色彩信息，揭示尘埃颗粒的大小和成分，包括碎片中是否含有水和冰。

“幸运的是，我们现在有了JWST。我们有一个获批的JWST项目，用于跟踪这次微行星碰撞，以了解新的环星源及其两个母体行星体的性质，“王说。

科学家们计划观察碎片云的扩散和消散，捕捉到一幅破坏与扩散的慢动作画面。

这项研究之所以重要，是因为它将遥远的恒星系统转变为一个活实验室。天文学家首次目睹了太阳系以外行星建造碰撞的直接余波，这不是作为古代化石，而是作为正在展开的事件。

它提醒我们，行星系统是动态且充满暴力的地方，受到影响的影响，留下了持久的痕迹。它提升了我们区分真星球与冒名顶替星球的能力，确保未来的发现站在坚实的基础上。它加深了我们对像我们这样的世界如何从尘埃与火焰云中诞生的理解。

最重要的是，它表明宇宙并非静止不变。即使在数万亿公里外的星系中，岩石碰撞、碎片化为光芒，整个行星历史篇章短暂闪现后又消逝。

多亏了细致的观察和敢于质疑第一印象的态度，天文学家捕捉到了这些闪光。通过这些，他们揭示了一个依然充满活力、充满惊喜、依然能够讲述光明故事的宇宙。

更多信息：Paul Kalas 等，《Fomalhaut 系统中的第二次微星碰撞》，《科学》（2025）。DOI：10.1126/science.adu6266。www.science.org/doi/10.1126/science.adu6266