我们的太阳系诞生于混沌之中。碰撞塑造并建造了地球和其他行星，甚至提供了生命的基本组成部分。如果没有物体相互撞击，我们可能就不会在这里了。
值得庆幸的是，大多数碰撞都发生在过去，现在我们的太阳系是一个相对平静的地方。但在其他较年轻的太阳系中，仍会发生频繁的碰撞，天文学家可以看到后果。
碰撞的余波是一个了解行星形成的机会。当遥远的物体发生碰撞时，天文学家会将望远镜对准它，以弄清楚发生了什么。天文学家利用斯皮策太空望远镜和其他设备跟踪了一颗名为HD 166191的年轻恒星周围发生碰撞的后果。
HD 166191是一颗1000万年前的恒星，距离太阳约330光年。它引起了天文学家的注意，因为它是一个原行星盘，正在转变为一个碎片盘。多年的观察表明，碰撞后的碎片云从恒星前面经过，这让科学家对碰撞及其后果有了新的认识。
这项研究的题目是“HD 166191星系陆带中恒星大小的撞击产生的尘埃团”。该研究的主要作者是亚利桑那大学斯图尔特天文台的天文学家凯特·苏(Kate Su)。这篇论文可以在《天体物理学杂志》上找到。
“通过观察年轻恒星周围的尘埃碎片盘，我们基本上可以回顾过去，看到可能塑造了我们的太阳系的过程，”苏在新闻发布会上说。
早在2015年，天文学家团队就开始观测HD 166191。在2015年至2019年期间，他们观测了这个年轻的太阳系100多次。这个系统还太年轻，不可能有成熟的行星，但星子甚至矮行星肯定会绕恒星运行。不幸的是，它们太小，距离太远，无法用望远镜看到。
但星子是行星的基本组成部分。这些块体不会以有序的方式聚集。相反，它们相互碰撞，有时粉碎成更小的块，有时融合在一起，最终形成更大的岩石行星。
这些碰撞产生的尘埃云在红外波段可见。来自恒星的能量撞击尘埃，发出红外光。这就是研究小组在对斯皮策望远镜的观察中所看到的。2018年，该团队观察到HD 166191的亮度显著增加。这种增加表明恒星周围的尘埃数量急剧增加。“大规模的红外增亮显然表明碎片排放的巨大增加……”作者写道。
多年来，研究人员观察到碰撞产生的碎片云从其恒星前方掠过。他们计算了碰撞物体的大小，碰撞发生的时间，以及碰撞的速度。他们还观察了碎片云消散的速度。
他们的观察表明，碎片云被拉长了。他们还显示，这片云团比恒星还要大，覆盖的面积大约是恒星的三倍。但2018年红外光的增加表明了另一种情况。它表明，只有一小部分的碎片云直接从恒星前面经过，而尘埃云一定要大得多。根据他们的研究，它的覆盖面积必须是恒星的数百倍。这是红外光的唯一解释。
要产生这么多尘埃，碰撞中的物体必须有矮行星那么大。太阳系中最著名的矮行星是灶神星，美国宇航局的“黎明号”在2011年访问过它。参与这项研究的天文学家表示，在HD 166191附近相撞的天体与灶神星大小相同，直径约530公里(330英里)。“红外通量增加的数量和速度需要一个灾难性的事件，例如两个大天体(?他们在论文中写道。
碰撞产生了大量的热量，一些材料被蒸发了。就像台球桌上的球一样，撞击产生了碎片和其他轨道上的岩石物体之间较小碰撞的连锁反应。2018年年中多次碰撞的级联解释了大量尘埃和红外能量的增加。“模拟表明，在小行星大小的物体撞击破坏之后，碎片碰撞的速度非常快，这将加快强烈碰撞级联的启动，”论文指出。“通过探测到恒星大小的尘埃团，进一步强调了这种强烈的活动，该尘埃团在恒星的红外增亮过程中经过它的前面。”
接下来的几个月里发生了两件事:沙尘云扩大，变得更加透明。碰撞产生的尘埃和岩石碎片散落在太阳系周围。到2019年，观测结果显示，在恒星前面过境的尘埃云不再可见，但系统中的尘埃数量增加了一倍。
这些观测结果对研究太阳系和行星的科学家很有价值。行星的形成在很大程度上是看不见的。年轻的太阳系一开始就是布满灰尘的地方，只有某些天文台可以穿透尘埃的面纱。多亏了ALMA这样的观测站，我们可以看到在年轻的太阳系周围的尘埃中雕刻出的通道，行星形成时，它们扫过尘埃。
“了解这些系统中碰撞的结果，我们也可以更好地了解岩石行星围绕其他恒星形成的频率，”研究的主要作者凯特·苏(Kate Su)说。
天文学家将继续观察HD 166191，看看这个系统是如何发展的。天文学家认为它正在从一个原行星盘过渡到一个碎片盘。恒星本身不再吸收任何物质。过多的红外辐射表明该系统仍然是尘埃，但恒星已经通过光蒸发消散了恒星形成后留下的大部分气体。
“理论模拟表明，类地行星的存在取决于行星胚胎和寡头的碰撞合并，”论文说。这种碰撞合并通常发生在原行星盘清除了恒星形成时的大部分残留气体后的头2亿年。作者写道:“在地行星区域的星子和行星胚胎之间的大规模碰撞预计会在原行星盘的气体消散之后出现，我们认为HD 166191就处在这个阶段。”
在我们的太阳系内部，可能有几十个月球大小到火星大小的岩石天体。天文学家认为，月球是在一颗名为忒伊亚的原行星与地球相撞时形成的。可能会有更多的碰撞，而太阳系内部的结构就是这个过程的结果。
但天文学家们却在太阳系里玩法医游戏。他们必须研究像HD 166191这样的远程系统，才能看到这些情况的发生。
“该系统的进化状态(在其富含气体的圆盘消散之后)使得通过未来的观测来了解类地行星的形成过程和行星结构非常有价值，”论文解释道。
HD 166191的下一步是什么?在论文的结论中，作者写道:“……我们可能正在目睹内部地带类地行星形成的早期巨大碰撞阶段。”或者，他们在年轻的系统中看到的活动“可能是由附近看不见的行星质量的物体的扰动触发的，在现有的小行星群中产生轨道交叉碰撞。”或者可能涉及到一个巨大行星的迁移。
年轻的尘埃系统经历了很多变化，只有进一步的观察才能告诉我们真相。“极端多尘系统的瞬态特性进一步说明了持续监测的重要性。未来对这个独特系统的观测将进一步阐明我们对地行星形成和整体行星结构的理解，”他们总结道。
继续观察吧!
