一颗外星行星因巨大撞击而失去大气层

　　一项新的研究发现，天文学家可能首次发现有证据表明一颗遥远行星的大气部分被一次巨大的撞击吹走了。科学家认为，新生的行星系统通常会经历巨大的成长痛苦，因为正在形成的婴儿行星，即原行星，撞击在一起并融合形成越来越大的行星。

　　“我们自己的太阳系显示了大量巨大撞击的证据。”该研究的主要作者、麻省理工学院的天文学家 Tajana Schneiderman 告诉 Space.com。

　　例如，先前的研究表明地球和月球是早期太阳系中这种巨大撞击的产物。然而，“尽管如此，没有太多观测证据表明其他地方的巨大撞击。”施耐德曼补充道。

　　现在施奈德曼和她的同事发现了距地球约 95 光年的巨大行星撞击的迹象。他们指出，宇宙撞击——在孔雀座中拥有 2300 万年历史的恒星HD 172555 附近——可能吹走了地球上的部分大气层。

　　“我们第一次探测到被剥离的大气层。”施奈德曼说。

　　恒星 HD 172555 此前因其周围尘埃的不寻常性质而引起了科学家的注意。先前的工作发现，这种星尘的颗粒比天文学家对围绕恒星的典型碎片盘所预期的要细得多。这些尘埃中还含有大量不寻常的矿物质，例如黑曜石和黑色玻璃晶莹剔透的陨石，它们需要强大的热量才能形成。先前的研究表明，对这种尘埃的一种可能解释是两个世界的碰撞——速度超过 22,000 英里/小时（36,000 公里/小时）的碰撞。

　　在这项新研究中，天文学家调查了恒星周围的气体可能揭示了它的历史。他们分析了来自智利阿塔卡马大型毫米波阵列(ALMA) 的数据，重点关注一氧化碳的迹象。

　　“当人们想要研究碎片盘中的气体时，一氧化碳通常是最亮的，因此最容易找到。”施奈德曼在一份声明中说。“因此，我们再次查看了 HD 172555 的一氧化碳数据，因为它是一个有趣的系统。”

　　科学家们能够探测到恒星周围的一氧化碳。当他们测量其丰度时，他们发现 HD 172555 周围的气体相当于金星地狱大气中一氧化碳的 20% 。他们还看到它在恒星附近大量盘旋，距离约为 7.5 个天文单位 (AU)，或地球与太阳之间平均距离的 7.5 倍。

　　离恒星如此之近的一氧化碳的存在是个谜，因为该分子通常容易受到光解离的影响，光子（或光粒子）分解并破坏化学物质的过程。恒星附近通常很少有一氧化碳，因此研究人员分析了各种场景以解释它在 HD 172555 周围的存在。

　　科学家们很快排除了一氧化碳来自新形成的恒星碎片的可能性。之前的工作表明，一氧化碳几乎不会持续超过恒星生命的前 300 万年，更不用说 HD 172555 的 2300 万年了。

　　当研究人员研究另一种场景时，许多冰冷的彗星从遥远的小行星带（类似于太阳系的柯伊伯带）飞来时释放出一氧化碳，他们发现它无法解释尘埃中的矿物质。

　　天文学家认为最能解释所有数据的情景是原行星之间的巨大撞击。

　　“当谈到大气层时，一些大气层将被撞击固体的撞击器推出，当冲击波穿过大气层时，一些大气层将被从行星的其他部分推出，有些可能会在更长的时间内被剥离。”施耐德曼补充道。“撞击将向大气提供能量，导致大气升温。随着温度升高，大气更容易被移除。”

　　施奈德曼说，在像 HD 172555 这样年轻的行星系统中，天文学家预计巨大的撞击非常普遍。当谈到解释在这颗恒星周围检测到的一氧化碳的巨大撞击时，她指出时间尺度已经确定，年龄已经确定，并且对该恒星周围所见物质的成分和形状的限制也已经确定。

　　研究人员估计一氧化碳来自至少 200,000 年前的一次巨大撞击，最近的时间足以让恒星没有足够的时间完全摧毁气体。根据气体的丰度，他们认为碰撞发生在两个大质量天体之间，很可能是大小与地球相当的原行星。

　　施奈德曼说：“我认为一个非常关键的含义是，在一次巨大撞击之后释放的气体可以持续很长时间，并且会影响系统的长期演化方式。” “使用当前的 ALMA 配置对该系统进行更多观察将是非常令人兴奋的——自 2012 年最初进行测量以来发生的升级将使我们能够更详细地了解该系统。”

　　此外，“我认为其他年轻系统也值得研究。”施耐德曼说。“在这个系统中检测到一氧化碳表明一氧化碳可能比灰尘更亮，因此对一氧化碳撞击后的检测可能比灰尘更容易观察到。我认为针对一氧化碳气体可能会给我们一个机会去了解更广泛的巨型撞击发生统计。”