▲系外行星北落師門b的奇異公轉軌道。(圖／引用自臺北天文館之網路天文館網站，以下同)

國際中心／綜合報導

哈柏太空望遠鏡觀測位在南天南魚座的1等星北落師門(Fomalhaut)，影像呈現出北落師門周圍龐大的碎屑盤(debris disk)，以及藏身在其中的行星北落師門b(Fomalhaut b)。天文學家們從這幅影像得出的新研究成果，或許可提供強烈證據證明北落師門很可能還擁有北落師門b以外的其他行星。

加州大學柏克萊分校天文學家鮑爾.卡拉斯(Paul Kalas)等人分析這幅哈柏影像，再加上先前其他哈柏所拍攝的北落師門影像(下圖)，驚訝地發現北落師門周圍的碎屑盤比先前認為的還寬，分佈在距離中央母恆星約220億公里至320億公里的範圍內。

讓他們更驚訝的發現是，由此計算出北落師門b是沿著很奇特的橢圓軌道繞母恆星公轉，這個軌道之所以奇特是因為它很可能會破壞北落師門龐大的碎屑盤。北落師門b距離母恆星最近時(近星點)約74億公里，最遠時(遠星點)約430億公里，環繞母恆星公轉一周長達2000年左右。

重力擾動，北落師門b可能是被向外甩出的行星

造成北落師門b軌道如此特別的原因，很可能是受到潛在的其他類行星天體的重力擾動，使北落師門b從比較靠近母恆星的軌道被驅趕到較遠之處所致。這些天文學家表示，熱木星(Hot Jupiter)彼此間常有類似的重力角力事件，通常會使得其中一顆被向外甩出，另一顆則被向內甩入。北落師門b很可能就是被向外甩出的那一顆。

此外，由哈柏新影像也發現沿著環繞北落師門的塵埃和冰粒帶有著明顯的縫隙間隔，這可能是另一顆尚未偵測到的行星造成的，利用太空望遠鏡銳利的鷹眼，從塵埃碎屑環平整規則與否也可以作為搜尋系外行星的有力工具。

如果北落師門b公轉軌道面與塵埃帶相同，卡拉斯等人估計約在2032年時，這顆行星行至它的軌道遠星點附近時就會穿越碎屑帶。在它遭遇碎屑帶期間，帶內的冰質和岩質碎屑會闖入行星大氣，在其大氣中製造一場璀璨的太空煙火秀，有點類似休梅克-李維9號彗星撞木星時的景象；這個事件所起的絕大部分太空煙火，都可以經由紅外波段觀測到。如果北落師門b的軌道面與碎屑帶並非共面，那僅可見到隨著北落師門b離母星愈遠愈暗的狀況。

預見類似休梅克-李維9號彗星撞木星時的景象

卡拉斯等人假定北落師門b的極端軌道，可作為解釋為何這顆行星在可見光波段如此明亮，但在紅外波段卻相當昏暗的主要線索。這是因為這顆行星的光學亮度受到行星周遭一圈會反射星光的塵埃影響所致。這圈塵埃可能是在北落師門b深入碎屑帶寒冷環境近千年的時間內，環繞這顆行星的衛星遭受因撞擊和強烈重力侵擾等極端侵蝕而形成的。在我們太陽系中，處在土星環中的土衛九遭受流星體撞擊時，也會產生纖細但規模很大的塵埃環。

這些天文學家也考慮到，如果是一顆矮行星與北落師門b發生激烈的撞擊事件，也可能形成可見光波段和紅外波段所見亮度不同的結果。這個撞擊版本可以解釋為何在有北落師門b這一顆軌道如此極端的行星會與北落師門擁有較窄的碎屑帶外帶有關。但在此案例中，這個碎屑帶相當年輕，少於1萬年，通常在這麼年輕的系統中，離恆星比較遠的地方很難發生劇烈的碰撞事件。

北落師門是個相當特別的系統，因為它與約40億年前的太陽系相當類似，可讓科學家瞭解太陽系早期的狀況。整個行星系統的結構還在建置，尚未穩定，彗星帶還在演化中，行星也還在聚集物質資本以便成長，也可能因碰撞而遺失它們的衛星。所以未來數十年內，天文學家絕對會繼續監測並研究北落師門b的狀況，看看是否有機會得以一瞥這顆行星進入類似太陽系外圍古柏帶的冰質碎屑帶時，還會發生什麼有趣的事。(文／引用自臺北天文館之網路天文館網站)