年轻的行星系统通常经历极端的成长痛苦，因为婴儿的身体碰撞和融合，形成逐渐增大的行星。在我们的太阳系中，地球和月球被认为是这种巨大撞击的产物。天文学家推测，这种碰撞在早期系统中应该很常见，但在其他恒星周围很难观测到。
现在，麻省理工学院、爱尔兰戈尔韦国立大学、剑桥大学和其他地方的天文学家发现了发生在离地球仅95光年的附近星系的巨大撞击的证据。这颗名为HD 172555的恒星大约有2300万年的历史，科学家们怀疑它的尘埃中有最近一次碰撞的痕迹。
这个由麻省理工学院领导的研究小组发现了恒星周围存在巨大撞击的进一步证据。他们确定，这次碰撞很可能发生在一颗与地球差不多大小的类地行星和一颗较小的撞击体之间，至少发生在20万年前，速度为每秒10公里，或每小时超过2.2万英里。
至关重要的是，他们探测到的气体表明，这样的高速撞击很可能吹走了这颗更大的行星的部分大气——这一戏剧性的事件可以解释观测到的恒星周围的气体和尘埃。这些发现发表在今天的《自然》杂志上，代表了此类发现的首次发现。
“这是我们第一次探测到这种现象，在一次巨大的撞击中，原行星的大气层被剥离，”首席作者塔贾娜·施耐德曼(Tajana Schneiderman)说，她是麻省理工学院地球、大气和行星科学系的研究生。“每个人都对观察巨大的撞击感兴趣，因为我们预计它们会很常见，但我们在很多系统中没有证据。现在我们对这些动态有了更多的了解。”
一个明确的信号
这颗恒星HD 172555一直是天文学家们好奇的对象，因为它的尘埃成分不同寻常。近年来的观察表明，这颗恒星的尘埃中含有大量不寻常的矿物质，其颗粒比天文学家预期的典型恒星碎片盘要细得多。
“由于这两个因素，HD 172555一直被认为是一个奇怪的系统，”施耐德曼说。
她和她的同事想知道这些气体可能会揭示出该系统的撞击历史。他们研究了由智利阿塔卡马大型毫米阵列(ALMA)拍摄的数据，该阵列由66个射电望远镜组成，它们的间距可以调整，以提高或降低图像的分辨率。该团队查看了来自ALMA公共档案的数据，寻找附近恒星周围一氧化碳的迹象。
施耐德曼说:“当人们想研究碎片盘中的气体时，一氧化碳通常是最亮的，因此也最容易找到。”“所以，我们再次查看了HD 172555的一氧化碳数据，因为这是一个有趣的系统。”
后
经过仔细的再分析，该团队能够探测到恒星周围的一氧化碳。当他们测量其含量时，他们发现这种气体相当于金星大气中一氧化碳含量的20%。他们还观察到，这种气体在大量盘旋，令人惊讶地靠近恒星，大约是10个天文单位，也就是地球与太阳之间距离的10倍。
施耐德曼说:“这么近距离出现一氧化碳需要一些解释。”
这是因为一氧化碳通常易受光解作用的影响，在这个过程中，恒星的光子分解并破坏分子。在近距离下，离恒星如此近的地方，一氧化碳的含量通常是非常少的。因此，研究小组测试了各种不同的情况，以解释这种气体的丰富的、近距离的外观。
他们很快就排除了这样一种假设:这种气体来自于一颗新形成的恒星的碎片，也排除了一种假设:这种气体是由一个近距离的冰冻小行星带产生的。他们还考虑了一种情况，即许多冰彗星从一个遥远的小行星带(类似于我们的柯伊伯带)冲进来，释放出这种气体。但数据也不太符合这种情况。研究小组考虑的最后一种情况是，这些气体是一次巨大撞击的残留物。
施耐德曼说:“在所有的场景中，这是唯一一个可以解释所有数据特征的场景。”“在这个时代的系统中，我们预计会有巨大的撞击，而且我们预计巨大的撞击非常普遍。时间尺度算出来了，年龄算出来了，形态和组成的限制也算出来了。在这种情况下，唯一可能在这个系统中产生一氧化碳的过程是巨大的影响。”
研究小组估计，这些气体是发生在至少20万年前的一次巨大碰撞中释放出来的——最近的时间足以让恒星没有时间完全摧毁这些气体。根据气体的丰富程度，这次撞击可能是巨大的，涉及到两颗可能与地球大小相当的原行星。这次撞击是如此之大，以至于它很可能把一个行星的部分大气吹走了，而这部分大气就是该小组今天观察到的气体。
施耐德曼说:“现在，有可能在未来的工作超出这个系统。”“我们正在展示，如果你在一个地方发现了一氧化碳，并且在形态上与巨大撞击相一致，这就为寻找巨大撞击和理解碎片在撞击后的行为提供了一个新的途径。”
“在我看来，这项工作特别令人兴奋的是，它证明了巨大撞击造成大气损失的重要性，”加州大学洛杉矶分校(University of California at Los Angeles)地球、行星和空间科学教授Hilke Schlichting说，他没有参与这项研究。“这也为研究遭受巨大撞击的太阳系外行星的大气组成打开了可能性，这最终可能有助于阐明类地行星在其巨大撞击阶段的大气状况。”
这项研究得到了ALMA天文台和西蒙斯基金会的部分支持。
