揭開老人增四系統「貓尾」結構面紗,幾乎全由超黑碳化物質構成
距離地球 63 光年的老人增四恆星系統,潛藏一個橫跨逾 1,000 AU 的神秘巨大塵埃結構,科學家暱稱它「貓尾」。最近科學家透過哈伯太空望遠鏡揭開貓尾真面目,發現幾乎全由多孔且黑乎乎的有機耐火物質構成。
距離太陽系 63.4 光年的繪架座 β 星(Beta Pictoris)又稱老人增四,實際是顆非常年輕的恆星,周圍還環繞著巨大塵埃岩石碎片盤。
天文學家先前透過韋伯太空望遠鏡紅外線觀測,發現有條貓尾狀結構從繪架座 β 星碎屑盤向外延展,但觀測波長較短的望遠鏡始終看不見這條巨大塵埃,直到最近哈伯太空望遠鏡新影像結合過往 14 年數據,才首次於可見光譜揭示該貓尾結構,幫助天文學家研究其組成、幾何形狀與可能起源。
這條結構非常巨大,跨度約 1,500 億公里,為何可見光波長一直看不見它?研究第一作者、亞利桑那大學博士生 Arin Avsar 解釋,這是因貓尾結構幾乎完全由富碳有機耐火材料(Organic Refractory Material)構成,這些長鏈碳原子吸收大量可見光,導致結構在可見光下極度漆黑。
新觀察結果還表明貓尾結構含直徑僅 1 微米左右的小塵埃顆粒,成分異常多孔蓬鬆,很難透過傳統行星碰撞模型解釋,團隊推測該處可能曾發生大型天體劇烈碰撞,由於撞擊碰撞速度快,產生的熱量導致固態碳汽化(Vaporized)成氣體,之後再冷卻重新凝結成多孔新粒子。
研究人員還結合哈伯望遠鏡可見光影像、韋伯望遠鏡紅外線觀測及電腦建模,重新繪製貓尾的三維幾何結構,表明貓尾結構並非先前認為的向後延伸,而是相對於我們朝側邊扁平延伸,基本上與恆星處在天空同一平面。
另一個意外發現為塵埃暈扭曲現象,研究人員解釋,可能是受系統內 Beta Pictoris b 這顆質量約木星 10 倍的氣態巨行星重力影響,進一步證明巨大行星對周圍塵埃、冰體的影響力之大,可達數百個天文單位。
(首圖來源:亞利桑那大學)