为何21颗恒星周围的尘埃提示两种碰撞历程

另一个恒星系统中年轻天体的碰撞早已结束，我们如何判断它们当时发生了哪种相遇？美国太空科学研究所（Space Science Institute）的凯特·苏（Kate Su）及同事在恒星周围残留的温热尘埃中寻找痕迹。在21个极端碎屑盘中，他们发现8个二氧化硅含量较高，13个含量较低。他们在《天体物理学杂志》（The Astrophysical Journal）发表的解释，将这两组与不同的撞击情景联系起来。美国国家航空航天局（NASA）韦布任务传播团队于10月1日介绍了研究，报道未署名具体记者。

碎屑盘由行星形成初期过后仍环绕恒星运行的小碎片组成。有些圆盘含有大量温热尘埃，亮度变化也很大，因此被称为极端碎屑盘。这些尘埃发出人眼看不见的红外光，其模式会随矿物种类和颗粒状态而变化。研究团队没有试图在图像中寻找完整的行星，而是分析光谱特征：不同波长下测得的光强。

样本包括斯皮策望远镜档案中的5个系统，以及詹姆斯·韦布空间望远镜观测的16个系统。在韦布观测的16个系统中，12个是新观测，4个是对斯皮策目标的后续观测。分析发现许多小于1微米（即千分之一毫米）的颗粒、温热尘埃和不规则的亮度变化。这些特征有助于区分极端碎屑盘、仍富含气体的早期行星形成盘，以及更常见的碎屑盘。

简单来说，碰撞的热量和强度可能改变碎片中出现的矿物。二氧化硅存在于某些玻璃和岩石中，在8个圆盘的尘埃信号中尤为突出。团队的模型把这些痕迹与大小大致相当于火星的天体之间的高能撞击联系起来；这种撞击可能使岩石汽化。在另外13个圆盘中，较少的二氧化硅与大小大致相当于月球的天体之间较弱或擦边的碰撞相符。望远镜测量的是尘埃发出的光；这些天体大小和碰撞类型是解释，并非对正在相撞的天体的直接测量。

恒星年龄提供了另一条线索。8个富含二氧化硅的圆盘都位于年龄不足3亿年的系统中；二氧化硅含量较低的圆盘也出现在更年老的系统中，亮度往往变化更大。因此，矿物痕迹或许有助于检验大型撞击何时参与岩质行星的形成，以及碰撞何时仍在重塑成熟的系统。证据既不能重建地球的具体历史，也不能证明所有系统都会经历这两个阶段。扩大年老系统的样本并反复观测尘埃，才能检验这种年龄模式是否成立。