千年難遇 天文學家發現行星撞擊事件

2026-03-16 08:32:28 最後更新日期:2026-03-16 11:47:31
William Lam

香港輕新聞特約編輯,軍武 / 科普愛好者

651016A剛發生大撞擊的Gaia20ehk的預想圖,有可能是兩個差不多大小的行星撞在一起。不過由預估的塵埃量看,被撞的主行星有可能比火星小一截。介乎水星與火星之間。(Image credit: Andy Tzanidakis.)

如果對於地球地理研究有點認識,會發現地月系統形成的大撞擊說已經深入民心,而且已衍生出數個理論模型。不過在天文學上,還似乎未發現這種天文現象,一來接近地球的恒星不是沒有行星,就是整個系統已比較穩定且有一定年紀,這種行星相撞只能在恒星系統早期(例:2億年左右)才有機會發生,然而由現時發現系外行星方法去看,若果相撞時恒星仍處於早期光變不穩定狀態,且行星軌道不在地球與該恒星中間,那地球上的觀測基本是無法發現的。

651016CGaia20ehk的方向大約就在黃點左右,距離地球1.1萬光年,近處則是船尾座RS變星,距離只有6.5萬光年。Gaia20ehk大約只有20.3星等,不過位置比太陽更為偏僻,所以觀測環境也相對更好。(圖片來自歐洲太空總署)

歷時10年的蓋亞巡天任務雖已於去年3月結束,但其大量數據仍在處理中。根根據SPACE.COM報道,美國華盛頓大學天文系的Anastasios Tzanidakis和James R. A. Davenport兩位教授,一直都有留意蓋亞任務中長期監視的天區一顆恒星。該恒星命名為Gaia20ehk(或Gaia-GIC-1),該恒星距離地球1.1萬光年,質量可能有1.3倍太陽質量且光度相當穩定,雖然也在銀河盤面上,但方向上已換近反銀心方向,已比較接近銀河系邊緣,星體數量、氣體及星際塵埃不多,可長期進行觀測。

651016B 1南極望遠鏡暗能量巡天項目鏡頭下的Gaia20ehk,只是一個小點,不過廣域紅外線巡天探測衛星即使在冷卻劑用完的情況下,仍然能發現該星的特殊情況,例如2018年時已發現紅外線增光的一些證據,至2024年發現更為光亮/巨大的紅外線區域,顯示熾熱的撞擊碎片仍在持續擴大也未有降溫跡象。就紀錄而言,這次撞擊遠大於過去曾發現的系外彗星 / 小行星撞擊。(圖片來自論文Gaia-GIC-1: An Evolving Catastrophic Planetesimal Collision Candidate)

他們發現該星2016年前光度基本沒變化,但由2016年開始度就以平均380天一次出現現下跌,這明顯代表發生行星掩主星現像,測試光度有沒有周期性變化是搜索系外行星主要手段。然而這個星光周期性變暗卻相當不尋常,可持續約200天,而且星光最弱時可減少25%(約0.4星等),至2021年後光度更呈混亂跡象。他們申請了另外數個光學和紅外望遠鏡的觀測時間與過去數據,包括2MASS、南方天文物理研究望遠鏡(SOAR)、南非大望遠鏡(SALT)和廣域紅外線巡天探測衛星(WISE/NEOWISE)等進行觀測,最終認為這應該是一次類似45億年前原行星忒伊亞(Theia)撞向原始地球的天體撞擊,而且規模雖稍小,但撞擊過程更奇特。

6f1e isqivxf7613673哈勃望遠鏡2006年在外環內則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 / 塵埃擴散的可能性,這點有點類似Gaia20ehk現在撞擊塵埃盤(現在似乎有0.13天文單位闊)以外的高速擴散氣殼。(圖片來自連結)

 

經過其他望遠鏡的觀測,他們發現2021年前的觀測上似乎已發現大團軌道上的散佈的塵埃和碎塊,不過紅外線特徵還未太厲害,似乎是兩顆大小相近且距離母星大約1.1天文單位(稍長於地日距離)的原行星已開始次數未知的擦撞,直到2021年某個時間才真正經歷大型撞擊,撞擊出一股極大且溫度超過900攝氏度的熾熱塵埃雲(由紅外光通量評估出來的溫度),由光度變化範圍計算,破片雲的覆蓋面積最大可能達該主恒星截面積的500倍,但呈高度不規則形狀,而總質量可能由土衛二的兩倍到天衛三(一個直徑1500公里左右的冰衛星)之間,暫時還無法得主原行星是否已崩壞。

 651016D 1由光學望遠鏡所得到資料顯示,Gaia20ehk由2021年開始光度變化就相當混亂,可能代表塵埃盤擴大到覆蓋全恒星表面且厚薄不平衡;至於紅外線豐度上,2021年後就顯示相當高的水平,代表塵埈盤不但量多,溫度也很高;右邊的圖是根據多次測線的光度變化,透過AI模型判斷分佈情況。(圖片來自論文Gaia-GIC-1: An Evolving Catastrophic Planetesimal Collision Candidate

由原本忒伊亞(Theia)撞向原始地球的模型看,大部分質量仍應停留在原有行星盤面附近,且可以在相當短的時間內開始從新凝結成新行星及 / 或衛星,最快甚至可以在一年內就重新聚積。團隊已建議天文學家利用韋伯太空望遠鏡直接觀測,有可能可以直接觀測到行星或衛星重新凝結的過程,從而可以為原忒伊亞撞擊原始地球,以及地月系統形成的模型進行進一步改良。

 28ddafb01cbc439691cf3600f24590c345億年前有火星差不多大小的原行星忒伊亞(Theia)和剛形成的地球相撞並被毀,地球雖未被撞毀,但大量碎片給撞出來並拋到地球軌道附近,碎片在相當短的時間內(100年內)重新凝結形成月球。這就是現今科學家所謂「大撞擊假說」(Giant impact hypothesis),不過其基制和過程也有很多不明之處,大撞擊過後不足五年的某個Gaia20ehk星系上的行星,似乎有機會解答部分問題。(圖片來自NASA)

 

發佈於 科學新知
By 2026-03-16

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