虽然太阳系目前已有46亿岁，但这仍在恒星系统演化的中期阶段。相比之下，在早期阶段，天文学家认为曾经有大量的天体碰撞事件，从而导致了各个行星上的陨石坑形成、地月形成、地球上现有的水的“小行星快递”、小行星并合及柯伊伯带的外海王星天体“天涯海角”的形成等。通过使用哈勃太空望远镜STIS星冕仪进行拍照，厦门大学天文学系任彬教授联合美国加利福尼亚大学伯克利分校等团队，在年轻恒星北落师门的星周盘中发现了小天体撞击事件。近日，该发现以“A second planetesimal collision in the Fomalhaut system”（即“北落师门系统的第二个星子撞击事件”）为题发表在《科学》（Science）杂志上。论文第一作者为加利福尼亚大学伯克利分校的Paul Kalas院士，他与任彬教授为通讯作者。论文其他作者来自美国地外文明探索研究院（SETI）、美国西北大学、美国加利福尼亚大学圣巴巴拉分校、美国加利福尼亚大学洛杉矶分校、英国剑桥大学、欧洲南方天文台等。

2008年，Kalas等人使用哈勃太空望远镜的星冕仪的2004及2006年的数据，汇报了在离太阳约25光年的恒星北落师门周围的天体北落师门b的发现。该天体可以是行星，也可以是尘埃云。鉴于其相对北落师门进行逆时针的公转，它很可能是一颗行星。它距离北落师门约119天文单位，且距离其附近的星周盘（circumstellar disk）约18天文单位。动力学模型分析表示，该行星的质量不超过几个木星质量。通过对比可见光和近红外观测，团队得出该行星应该具有行星周盘（circumplanetary disk）。随后，Kalas团队在2013年发现北落师门b的轨道的偏心率约为0.8。然而，Gaspar及 Rieke在2020年通过分析多时刻哈勃太空望远镜的历史数据（2004年至2014年）发现，北落师门b的亮度在远离恒星的同时，其亮度也在降低至不见。因此，该团队认为北落师门b是由小天体撞击产生的尘埃云。而随着时间演化，该尘埃云逐渐耗散，并在2014年附近降低至仪器的探测灵敏度以下。

为检验北落师门b是否仍然存在，美国加利福尼亚大学伯克利分校的PaulKalas院士团队获取了哈勃太空望远镜2023年之后的长时间曝光观测。即使在2023年的长时间曝光观测中，团队确认北落师门b已无法被哈勃探测到。然而，团队在星周盘位置发现了另一个天体。通过四个独立的数据处理方法，Kalas和任彬团队确认了该天体的存在。

因为新天体在2023年之前的数据中并未出现，所以该天体一定是一个新天体。鉴于哈勃的观测并未覆盖2014至2023年，故该天体应该在之间时刻产生。鉴于北落师门系统已有一个消失的北落师门b，经咨询国际天文学联合会的成员，将北落师门b命名为北落师门cs1（circumstellar source 1，即星周源1）；而新天体为北落师门cs2（circumstellar source 2，即星周源2）。

（图片来源：https://science.nasa.gov/asset/hubble/fomalhaut-cs2/）

北落师门cs1和cs2的探测间隔约20年，这使天文学家首次在观测上得知了星周天体碰撞的频率，并因此估算碰撞源的尺寸。这有效地为理解行星系统的形成及演化，特别是地球形成及小天体并合，提供直接的观测证据。团队的后续观测申请（哈勃太空望远镜、韦布太空望远镜）已在2025年3月及2025年7月获批，从而在矿物成分及时间上追踪北落师门cs2的构成及演化。此外，北落师门cs2可成为于2027年附近服役的中国巡天空间望远镜的CPIC星冕仪、美国罗曼太空望远镜的CGI星冕仪的观测目标。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu6266

（物理科学与技术学院）