在遥远的恒星系统中可能已经探测到了巨大行星之间爆发碰撞的余辉

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一次行星碰撞产生的巨大发光行星体的图像。鸣谢:作者马克·加尔利克

（）据对话（西蒙·洛克，马修·肯沃西和佐伊·莱因哈特）：两颗巨行星大规模碰撞的余晖可能是第一次被探测到。碰撞的残骸最终会冷却并形成一个全新的星球。如果观测得到证实，这将提供一个惊人的机会，实时观察一个新世界的诞生，并打开一扇了解行星如何形成的窗口。

2021年12月，天文学家观察一颗不起眼的类日恒星时，发现它开始闪烁。几个月来，这颗恒星发出的可见光(我们肉眼能看到的光)持续变化。有时，在恢复到以前的亮度之前，它几乎会消失。

这颗恒星距离地球大约1800光年，在ASASN-SN天文学调查首次观察到该恒星变暗后，被命名为ASASSN-21qj。

像这样看到星星变暗并不少见。这通常归因于恒星和地球之间的物质传递。如果不是业余天文学家Arttu Sainio，ASASSN-21qj可能已经被添加到一个不断增长的类似观测列表中。Sainio在社交媒体上指出，在这颗恒星的光线被观察到消退大约两年半之前，来自其位置的红外光发射量上升了大约4%。

在几百摄氏度的相对高温下，物体发出的红外光最强。这就提出了一个问题:这两个观察结果有关联吗？如果有，ASASSN-21qj周围到底发生了什么？

行星灾变

在《自然》杂志上发表我们的发现后，我们提出两组观察结果都可以用两颗行星之间的灾难性碰撞来解释。众所周知，巨大的撞击被认为是行星形成最后阶段的常见现象。它们决定了行星的最终大小、组成和热状态，并塑造了这些行星系统中物体的轨道。

在我们的太阳系中，巨大的撞击被认为是天王星奇怪倾斜、水星高密度和地球卫星存在的原因。然而，直到现在，我们几乎没有银河系中正在发生巨大撞击的直接证据。

为了解释这些观察结果，碰撞需要在碰撞后的最初几个小时释放比恒星释放更多的能量。来自碰撞物体的物质将会过热并熔化、蒸发或两者兼而有之。

撞击会形成一团炽热的发光物质，比原始行星大几百倍。美国宇航局的WISE太空望远镜观测到了ASASSN-21qj的红外增亮现象。WISE大约每300天才观察一次这颗恒星，可能错过了撞击产生的最初闪光。

然而，撞击产生的膨胀的行星体将需要很长时间，也许几百万年，才能冷却和收缩成我们可能认为是新行星的东西。最初，当这个“后撞击体”处于最大程度时，它发出的光仍然可能高达恒星发射光的百分之几。这样一个天体可能会产生我们所看到的红外线增亮现象。

撞击还会将大量碎片喷入恒星周围的一系列不同轨道。这些碎片中的一小部分会被撞击的冲击波蒸发，随后凝结形成微小的冰云和水晶。随着时间的推移，一些块状物质云穿过ASASSN-21qj和地球之间，阻挡了恒星的一小部分可见光，产生了不稳定的变暗。

如果我们对这些事件的解释是正确的，研究这个恒星系统可以帮助我们理解行星形成的关键机制。即使从我们目前有限的观察中，我们也了解到一些非常有趣的事情。

首先，为了释放所观察到的能量，撞击后的物体一定是地球的几百倍。为了创造一个这么大的天体，相撞的行星必须都是地球质量的几倍——可能与“冰巨人”行星天王星和海王星一样大。

其次，我们估计撞击后物体的温度约为700摄氏度。由于温度如此之低，碰撞物体不可能完全由岩石和金属构成。

冰巨人

至少有一颗行星的外围区域一定含有低沸点的元素，比如水中的元素。因此，我们认为我们看到了两个富含冰的类海王星世界之间的碰撞。

红外光发射和碎片穿越恒星的观测之间的延迟表明，碰撞发生在离恒星相当远的地方——比地球离太阳还远。这样一个系统，其中有远离恒星的冰巨人，更类似于我们的太阳系，而不是天文学家经常在其他恒星周围观察到的许多紧密排列的行星系统。

最令人兴奋的是，我们可以继续观察这个系统发展几十年，并检验我们的结论。未来的观测，使用美国宇航局的JWST等望远镜，将确定碎片云中粒子的大小和成分，确定撞击后物体上层的化学成分，并跟踪这些炽热的碎片是如何冷却下来的。我们甚至可以看到新月出现。

这些观察可以为我们的理论提供信息，帮助我们理解巨大的撞击是如何塑造行星系统的。到目前为止，我们仅有的例子是我们太阳系中撞击的回声。我们现在可以实时观察一颗新行星的诞生。