
天文学家观测到,一颗类日恒星被一团巨大的气体和尘埃云遮蔽后,亮度在近九个月的时间里急剧下降。
人们发现一团由汽化金属构成的巨大云团正裹挟着强风呼啸而过,它曾一度遮挡住一颗恒星的光芒,时间长达近九个月之久。这一观测成果得益于位于智利的双子座南望远镜——国际双子座天文台的重要组成部分之一,该望远镜部分资金由美国国家科学基金会提供,并由NSF NOIRLab负责运营。研究人员表示,这一现象为我们提供了一个独特的视角,让我们得以窥见行星系统在形成之后,仍可能持续经历的动荡不安、复杂多变的重塑过程。
故事始于2024年9月,彼时,一颗距地球约3000光年的恒星亮度骤降,仅为正常亮度的四十分之一,并持续至2025年5月才恢复。这颗编号为J0705+0612的恒星与太阳极为相似,正因如此,其突如其来的黯淡引起了约翰斯·霍普金斯大学天体物理学家纳迪娅·扎卡姆斯卡的关注。“像太阳这样的恒星不会无缘无故停止发光,”她表示,“因此如此剧烈的亮度骤降实属罕见。”
由于此次光度减弱现象持续数月之久,扎卡姆斯卡的研究团队组织了多处重要设施的后续观测工作。他们动用了位于智利帕琼山的双子座南望远镜,以及阿帕奇点天文台3.5米口径望远镜和6.5米口径麦哲伦望远镜。相关研究成果已发表于《天文学期刊》。
研究人员将针对J0705+0612的这些新测量数据与档案数据相结合,得出结论:这颗恒星发生了掩星现象,即一团巨大且移动缓慢的气体和尘埃云从其前方经过,部分遮挡了它的光线。据他们估算,这团星云距离该恒星约20亿公里(12亿英里),范围约为2亿公里(1.2亿英里)。
与隐秘伴星紧密相连的星盘
有证据表明,这团星云并非自由飘散。相反,它似乎受引力束缚而凝聚,并与一颗远离行星系统中心、绕恒星运行的次级天体相连。目前尚未确定该伴星身份,但其质量必须足够大,方能维系如此庞大的星云不致离散。根据观测结果,其质量至少为木星的数倍,甚至可能更大。可能的天体类型包括行星、褐矮星,或极低质量恒星。
若该不可见天体最终被证实为恒星,那么这团星云将被归类为伴星盘,即围绕双星系统中较小伴星运转的碎屑盘。若其为行星,则该结构便是环行星盘。无论何种情形,捕捉到恒星被环绕次级天体的星盘所掩蔽的现象均极为罕见,目前已知案例屈指可数。
为探明这团星云的物质构成,研究团队借助了双子座南望远镜搭载的先进光谱仪——双子座高分辨率光学光谱仪(GHOST)。2025年3月,GHOST对这次掩星现象进行了逾两小时的持续观测,将恒星光线分解为光谱,从而揭示出该恒星与地球之间物质中存在的化学元素。
扎卡姆斯卡说:“当我开始用光谱分析法观测这次掩星现象时,我希望能揭示出这团星云的化学成分,因为此前从未进行过此类测量。但结果远超我的预期。”
金属跃动之风
GHOST数据揭示了云层中存在多种金属元素(即比氦更重的元素)。更引人注目的是,光谱的高精度使研究团队能够直接测量气体在三维空间中的运动方式。这标志着天文学家首次成功测量了围绕次级天体(如行星或低质量恒星)运行的星盘内部气体的运动情况。观测结果显示,这里存在一个动态环境,其中包含铁和钙等金属元素的气态风。
扎卡姆斯卡表示:“GHOST 的高灵敏度使我们不仅能够探测到这团气体云中的气体,还能切实测量其运动状态。这在同类系统中是我们此前从未做到过的。”
“本研究彰显了双子座天文台最新设施仪器 GHOST 的强大实力,”美国国家科学基金会(NSF)NOIRLab 项目主任克里斯·戴维斯(Chris Davis)指出,“并进一步凸显了双子座天文台的显著优势之一——能够迅速响应此类掩星等瞬变事件。”
对风速与风向的精确测量表明,该星云正独立于其宿主恒星移动。结合食现象持续的时间,进一步证实了遮蔽物实为环绕次级天体的圆盘,且该圆盘正于宿主恒星所在星系的外围轨道运行。
该天体源显现出红外过量特征,这一现象通常与年轻恒星周围的星盘有关。然而,J0705+0612的年龄已逾二十亿年,这意味着该星盘不可能是该星系早期行星形成阶段遗留下来的残骸。那么,它究竟是如何形成的呢?
扎卡姆斯卡提出,这团星云可能源于该恒星行星系外围两颗行星的碰撞,碰撞迸发出尘埃、岩石与残骸,最终形成了如今观测到的、正掠过恒星前方的大规模星云。
行星演化的新窗口
这一发现凸显了新技术如何助力人类更深入地洞察宇宙奥秘。GHOST项目为研究遥远恒星系统中隐藏的现象开启了一扇新窗口,其研究结果为行星系统的长期演化,以及老年恒星周围星盘的形成机制提供了宝贵线索。
扎卡姆斯卡表示:“此次事件向我们揭示,即便在成熟的行星系统中,剧烈且大规模的碰撞仍有可能发生。”“这生动地提醒我们,宇宙远非静止不变——它是一部持续上演的创造、毁灭与变迁的史诗。”
参考文献:纳迪亚·L·扎卡姆斯卡(Nadia L. Zakamska)、高塔姆·亚当纳·帕拉塔德卡(Gautham Adamane Pallathadka)、德米特里·比扎耶夫(Dmitry Bizyaev)、雅罗斯拉夫·梅尔克(Jaroslav Merc)、詹姆斯·E·欧文(James E. Owen)、恩里克·雷吉亚尼(Henrique Reggiani)、凯文·C·施劳夫曼(Kevin C. Schlaufman)、卡罗丽娜·邦考斯卡(Karolina Bąkowska)、斯瓦沃米尔·贝德纳兹(Sławomir Bednarz)、克日什托夫·贝尔纳茨基(Krzysztof Bernacki)、阿格涅什卡·古尔古尔(Agnieszka Gurgul)、柯尔斯滕·R·霍尔(Kirsten R. Hall)、弗朗茨-约瑟夫·汉布施(Franz-Josef Hambsch)、芭芭拉·约阿希姆齐克(Barbara Joachimczyk)、克日什托夫·科蒂什(Krzysztof Kotysz)、塞巴斯蒂安·库罗斯基(Sebastian Kurowski)、阿莱克西奥斯·利亚科斯(Alexios Liakos)、普热梅斯瓦夫·J·米科拉伊奇克(Przemysław J. Mikołajczyk)、埃里卡·帕克什蒂内(Erika Pakštienė)、格热戈日·波伊曼斯基(Grzegorz Pojmański)、亚当·波波维奇(Adam Popowicz)、丹尼尔·E·赖克哈特(Daniel E. Reichart)、卢卡什·维尔济科夫斯基(Łukasz Wyrzykowski)、尤斯塔斯·兹达纳维丘斯(Justas Zdanavičius)、米哈尔·泽伊莫(Michał Żejmo)、帕韦乌·泽林斯基(Paweł Zieliński)和斯塔谢克·佐拉(Staszek Zola)所著《ASASSN-24fw:主序星被富气次星盘遮挡的候选天体》,发表于2026年1月21日《天文学期刊》,DOI:10.3847/1538-3881/ae1fd9