烏克蘭天文學家在另一顆恆星周圍發現五顆系外彗星

當彗星靠近太陽時，這是地球上罕見的壯觀景象。然而，我們的太陽系充滿了這些小塊冰，它們在遙遠的奧爾特雲中與太陽相距很遠。鑑於彗星在這裡無處不在，天文學家認為其它行星系統也同樣有彗星存在。

位於基輔的烏克蘭國家科學院主天文台（Main Astronomical Observatory）的天文學家利用凌日系外行星巡天衛星（Transiting Exoplanet Survey Satellite）數據發現五顆新的系外彗星（exocomet）圍繞太陽以外的恆星運。他們還獨立證實其他研究人員先前發現的少數系外彗星。

在我們的太陽系中，彗星作為過去的遺跡，為地球及其鄰近行星如何形成的化學提供線索。它們也是地球故事的一個特別重要的組成部分，因為人們認為彗星給地球帶來了水，為我們的星球爆發出生命奠定基礎。

麻省理工學院的物理學家安德魯·范德伯格（Andrew Vanderburg）說：「我認為系外彗星令人興奮和重要，原因與我們自己的太陽系中的彗星很重要一樣。」他雖然沒有參與這項新發現，但是彗星顯然在我們太陽系的發展中發揮了重要作用，我們怎能不了解其它行星系統的彗星呢？

這些新發現的系外彗星圍繞著繪架座一顆名為老人增四（β Pictoris）的恆星旋轉，它距離地球只有六十五光年，從宇宙的角度來看是相當近。老人增四比太陽年輕得多，與太陽系的四十五億年相比只有一千到四千萬年的歷史。這顆恆星擁有一顆比木星大十一倍的氣態巨行星（稱為：老人增四 b，β Pic b）和一個直徑近六百五十億公里，稱為行星盤的巨大塵埃盤。

行星盤代表行星形成盤的老年時代，塵埃和氣體形成行星的後期階段。這些行星盤通常是混亂而暴力的地方，大塊的岩石和原行星四處飛舞並相互碰撞。這就是外彗星的用武之地。在像老人增四這樣的年輕行星系統中，彗星更頻繁地靠近它們的恆星，因為在天體進入最終位置之前，行星盤中的一切仍在變動。

事實上，這個發現不是第一次在老人增四周圍看到外彗星，凌日系外行星巡天衛星在2019年已經第一次檢測到，早期的研究推斷老人增四實際上有兩組不同性質的系外彗星。新的系外彗星增加凌日系外行星巡天衛星及其前身開刻卜勒（Kepler）太空望遠鏡在多顆恆星周圍發現的越來越多的系外彗星。儘管這些太空望遠鏡並不是第一次以某種形式發現示外彗星，但它們是第一個通過凌日法直接探測到它們。

當彗星從前面經過時，我們從恆星看到的光量會出現小幅下降。2017年首次在刻卜勒數據中發現，彗星凌日比系外行星凌日更陡峭，更不平衡，部分原因是彗星的長尾巴。凌日法揭露系外彗星有多大，而其它發現方法可以測量彗星的速度和軌道。結合起來，所有這些資料可以更全面了解外彗星的情況，它們是如何誕生的以及它們是如何變化。在許多不同的恆星周圍建立一個龐大的示外彗星凌日目錄，使天文學家能夠發現數據中的模式，從而可能揭開由行星形成過程引起的趨勢。

台灣中央研究院天文與天體物理研究所博士後研究學者馬恩迪（Jonathan Marshall）解釋：「希望這次新的系外彗星發現浪潮能夠揭開出意外變暗，稱為小北斗星的恆星，這些恆星發出的光會波動，與天文學家在老人增四周圍看到的非常相似，但下降的頻率較低，而且幅度更大。小熊座的小北斗星也更遠，即使不是完全不可能，天文學家也很難拍攝照片以進一步調查變暗的原因。使用老人增四系統作為樣板為我們提供另一個示例，位於太陽系之上，可以應用於小北斗七星，以推斷那些更極端的外彗星系統的內部運作，」

系外彗星甚至可以為KIC 8462852莫名其妙的變暗提供解釋。KIC 8462852以發現者、美國路易斯安那州立大學的天體物理學家蒂碧莎·蘇珊·博雅健（Tabetha Suzanne Boyajian） 的名字而稱為「博雅健之星」。當時一個牽強的假設，認為這種變暗可能是外星巨型結構的第一個跡象時，這顆恆星聲名鵲起。博雅健自己覺得這個解釋比較自然，但還沒有確定一個解決方案。她說：「我們仍在研究能夠解釋這顆恆星的所有數據的模型，”在我看來，系外星彗星仍然是最好的理論，但仍有很多懸而未決的問題我們沒有很好的答案。」

如果能夠發現更多系外彗星，就有可以得到一個結論，那就是它們絕對常見。天文學家預計凌日系外行星巡天衛星將來會發現更多系外彗星。范德伯格指出，凌日系外行星巡天衛星的力量來自它能夠一次觀測數百萬顆恆星的能力，這是一種在天空中尋找系外彗星的方法，比逐顆篩選恆星要有效得多。期待已久已經發射升空的韋伯太空望遠鏡也能夠為系外彗星提供新的見解。

【圖：美國太空總署；文：節譯自科學的美國人網頁】研究全文刊登在2022年4月份出版，第660卷《天文學與天體物理學報》；標題是：New exocomets of β Pic

KIC = Kepler Input Catalog = 刻卜勒輸入星表， 收錄來自克卜勒光譜分類計劃（Kepler Spectral Classification Program）和刻卜勒太空望遠鏡觀測的約1,320萬顆恆星數據庫