北落師門系統三顆星都只有4.5億年左右年齡，其軌道仍含有不少氣體雲，行星形成過程似乎仍未停止，甚至乎「星子 / 微行星」或原行星的撞擊仍然持續。(圖片來自連結)

韋伯太空望遠鏡最近一個月好像未有什麼特別重大的發現，不過近日一個重要觀測結果又再登上新聞。今次主角是距離比較接近地球、中文名字獨特且曾擺出天文學界「大烏龍」事件的南魚座α/北落師門_註1。

北落師門（Fomalhaut）嚴格來說是個三合星，不過和大部分雙星或三合星不同，這三顆星分別以A、B、C命名，各自的質量分別是太陽的1.9倍、0.72倍及0.18倍，光譜類型分別為A3V、K5Vp及M4V (V是指變星)。B星和C星距離A星相當遙遠，分別為0.9光年和2.5光年，各自公轉的周期都超過百萬甚至以千萬年計，所以這不是什麼三體關係，可長期保持在平穩軌道上。

韋伯望遠鏡以兩個紅外光波段拍攝的北落師門塵埈盤圖合併而成的圖像。可見三個盤 / 環。過去哈勃望遠鏡的近紅外光攝影機只拍到最外圈一環。最內側的盤由於接近恒星，被強光所覆蓋，研究結構唯有使用不受光線阻撓的射電望遠鏡陣列(如ALMA)。經由ALMA 2013年的分析，內盤應該至少還有兩條環縫。(圖片來自NASA)

北落師門三合星的年齡都接近4.5億年，就大部分恒星而言絕對很年輕，大約相當於地球上的後期重轟炸期，大量早期彗星和碎屑不斷砸向仍在融熔狀態的各行星表面。不過主星北落師門A的質量較大，所以預期壽命也只有20億年而已，現在已算過了1/4。由最新的韋伯望遠鏡多紅外光波段照片可見，北落師門A有三個塵埃盤 / 環，並有兩道明顯環縫，包括外邊的暈，半徑達220個天文單位左右，相當於太陽系凱柏帶半徑3倍以上。就過去的研究顯示，最內側的塵埃盤至少由三部分組成且中間有兩條很小的環縫。

長蛇座TW金牛T星，是一種擁有原行星盤的年輕恒星，金牛T星通常是指恒星誕生後1000萬至5000萬年內的狀態，核心仍未收縮到能進行聚變反應，只能靠重力收縮和鋰聚變維持量，直到中心核聚變反應開始為止。原行星盤正在形成行星中，特徵是有不少的縫隙在盤中，每個縫隙可能有一至數個不等的行星。當然，北落師門的情況又有些不同，星齡已4億年多，但塵埃盤密度和闊度仍相當巨大。Image credit: S. Andrews (Harvard-Smithsonian CfA), ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), of the ALMA image of the planet-forming disc around the young, Sun-like star TW Hydrae.

過去其他研究都顯示塵埃盤的縫隙更可能是有行星在軌道上吸積氣體或塵埃形成中，故可初步推斷有四顆行星正在形成，遺憾的是紅外線照片中似乎未發現任何行星，暫不知道究竟是個頭太小還在吸積中，還是原行星已脫離軌道向內移或因為形成時其他恒星引力作用，而成為流浪行星離開了。不過特別的是，最外層的塵埃帶出現了一個大「泡泡」，這會是什麼，留待下節再說。

 哈勃望遠鏡2006年拍到的北落師門塵埃帶圖像，原有內層的塵埃盤結構被星光所嚴重干擾。大約在外環內側處曾發現一個明亮的光點，當時疑為巨型氣態行星，不過後來發現光點愈來愈光也似乎愈來愈大(右圖為模擬圖)，科學家才開始考慮這是撞擊導致的氣體 / 冰晶擴散的可能性。(圖片來自連結)

知名天文錯誤 發現「假行星」

前面已述，北落師門很早就被發現擁有巨大氣體雲盤，至哈勃望逺鏡於2004年對其進行觀測時，發現塵埃盤中出現一個明亮光點。及後連續兩年的觀測甚至發現其有繞北落師門公轉的跡像。連續觀測結果最終於2008年公報，並將行星命名為北落師門b，並被認為是一顆質量接近木星10倍的巨大行星。

然而本星一直有些奇怪地方，例如紅外光波段亮度很低，和可見光相差甚遠、軌道的偏心率比一段尺寸的行星差太多，而且……光影有一直變暗和擴散跡象！至2012年兩篇相關論文連續發表，經過分析後天文學家認為這是一顆彗星和其他小天體撞擊後噴發的大量氣體塵埈，結果以冰晶為主的塵埃反射更大量恒星光，並給誤會為一個巨型氣熊行星。

這個假行星在2016年前已經擴散消失，不過今次韋伯望遠鏡的觀測，又發現在同樣的最外圍氣體環外，出現一個更為巨大的氣體雲，而且由上次對北落師門仔細觀測的年份來看，這團雲團不但可能出現不到8年，而且規模應該比「假行星」更龐大，至少是更大型的小行星或大型彗星撞擊後的結果，似乎表明塵埃帶中的大型碰撞事件相當頻繁。

幾乎所有恒星在形成頭數億至10億年最為活躍，不過K型主序星有比G型長接近一倍的壽命，適居帶又比M型星大得多，10億「歲」後比兩者更為穩定，近年有研究顯示不少K型主序星的遠紫外線釋放較強，大氣上層更易被電離化，但只要行星有足夠磁場，還是可以保留大部分大氣層與水分。(圖片來自連結) 

題外話：最適合形成生命的恒星系？

由恒星年齡判斷，三合星各系統都應該還在行星形成期間，比較可惜的是主星的星系有更多物質，但壽命不會太長到可以形成較複雜生命所需時間；另方面，北落師門C恒星太小，是相當暗弱的M形恒星，行星必須靠得相當近且會面對多種不穩定因素；在部分研究中，北落師門B這類K型恒星可能是這三合星中最適合生命發展的恒星，一來恒星質量較小，壽命可長達220億年，且進入青少年期後的K形主序星甚至比太陽還穩定，適居帶也至少有0.4至0.7天文單位半徑，足夠容納1-2個行星在內，在這距離恒星熱能及溫度適中，如果行星本身條件合適(如稍大於地球)，的確有機會孕育生命。更有甚者，那裏至少有一個還有待證實的木星形行星大約在相當於土星的軌道上形成中，不排除更內側也有行星。無論如何，照現時發育情況，北落師門B有時還有很強的閃焰，本星和其行星系統要穩定下來，至少可能還需要2至3億年的時間。

註1: 北落師門這名稱起源大約在漢初，晉書卷十一天文有解釋道：「北落師門一星，在羽林西南。北者，宿在北方也；落，天之籓落也；師，衆也；師門，猶軍門也。長安城北門曰北落門，以象此也。主非常以候兵。有星守之，虜入塞中，兵起。」