天文學家在罕見恆星誕生搖籃中當場抓住入侵者

使用阿塔卡馬大型毫米波/次毫米波陣列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array）射電望遠鏡和甚大天線陣列（Karl G. Jansky Very Large Array）的天文學家在大犬座Z（Z CMa）恆星系統中罕見探測到出現的恆星飛越入侵事件。一顆非屬於原本恆星系統的入侵天體靠近雙星周圍的環境並與之產生相互作用，導致在它周圍的行星盤中形成混亂的塵埃和氣體流。

雖然這種基於入侵者的飛越事件以前在恆星形成的電腦模擬中經常出現，這些事件在很大程度上仍然是理論上，但很少有令人信服的直接觀察結果，直到現在天文學家才親眼目睹事件的發生。

加拿大維多利亞大學天文學家董若冰副教授指出，飛越事件的觀測證據很難獲得，因為這些事件發生得很快，而且很難在進行過程中捕捉到它們。對阿塔卡馬大型毫米波/次毫米波陣列射電望遠鏡和甚大天線陣列的觀測所做的相當於捕捉閃電擊中一棵樹的一瞬間。這次發現顯示，擁有行星盤的年輕恆星之間的近距離相遇確實發生在現實生活中，而且它們不僅僅是電腦模擬中看到的理論情況。之前的觀測研究已經看過飛掠現象，但未能好像今次大犬座Z事件，能夠收集到擁有的全面證據。

像大犬座Z那樣的擾動或干擾通常不是由入侵天體引起，而是由在太空中共同成長的兄弟恆星引起。台灣中央研究院天文與天文物理研究所天文學家呂浩宇博士說：「大多數情況下，恆星並不是孤立地形成。雙星，甚至是三合星或四合星，一起出生的可能會受到重力的吸引，因此，彼此非常接近。在這些時刻，恆星的原行星盤上的一些物質可能會剝離，形成延伸的氣流，為天文學家提供關於過去恆星歷史的線索相遇。」

法國格勒諾布爾阿爾卑斯大學（Université Grenoble Alpes）的天體物理學家尼古拉斯·奎羅（Nicolás Cuello）博士補充說：「這些流的形態或結構幫助天文學家識別和精確定位入侵天體。當發生恆星相遇時，它會導致磁盤形態發生變化，形成旋、扭曲、陰影等現象，可以視為飛越出現的特徵。在這種情況下，通過非常仔細地觀察大犬座Z的行星盤，我們發現了幾個出現飛掠的特徵。」

這些特徵不僅幫助天文學家識別入侵者，而且讓他們思考這些相互作用對大犬座Z的未來和系統中誕生的嬰兒行星可能意味著什麼，這一過程至今為止對天文學家來說仍然是一個謎。奎羅博士說：「通過這項新研究，我們現在知道，飛掠事件確實發生在自然界中，並且它們對氣態星環盤產生重大影響，這些星盤是行星的誕生搖籃，圍繞著嬰兒恆星。飛越事件會極大擾亂參與者恆星周圍的行星盤，正如我們在大犬座Z周圍產生的長流光中所看到的那樣。」

呂浩宇博士補充說：「這些擾動者不僅會產生氣流，還可能影響所涉及的主星的熱歷史。這可能導致吸積爆發等劇烈事件，也會影響整個恆星系統的發展一些我們尚未觀測過或定義的方式。」

董若冰副教授說：「研究整個銀河系年輕恆星系統的演化和成長有助天文學家更好地了解我們自己的太陽系的起源。研究這些類型的事件為我們提供了一個了解過去的窗口，包括在我們自己的太陽系早期發展中可能發生的事情，這些事件的關鍵證據早已不復存在。觀測這些事件發生在一個新形成的恆星系統中為我們提供有需要的信息，這可能是我們自己的太陽系很久以前發生的事情。現在阿塔卡馬大型毫米波/次毫米波陣列射電望遠鏡和甚大天線陣列為我們提供了解開這個謎團的第一個證據，這些技術的下一代將打開我們夢寐以求的宇宙之窗。」

【圖、文：節譯自美國國家射電天文台2022年1月13日新聞公佈】研究全文刊登在2022年1月13日出版的《自然-天文學》期刊；標題是：A likely flyby of binary protostar Z CMa Caught in Action