一个研究邻近恒星星周气体尘埃盘的国际天文小组发现了一团致密的有毒气体云团，它是由一群彗星式冰质天体之间正在发生的急速碰撞形成的。研究者指出，这群彗星要么是两个火星级冰质星球碰撞的参与，要么是由迄今未知的行星引力束缚集中在一起的冰封碎块。
研究者使用智利的阿塔卡玛（Atacama）大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA）测绘了绘架座Beta这颗亮星周围盘面中的尘埃和一氧化碳（CO）分子。这颗恒星位于大约63光年以外，年龄只有2000万年，它拥有迄今已知距离恒星最近、最明亮且最年轻的一个碎片盘，这使得它成为研究行星系统早期演化的理想实验室。
NASA戈达德太空飞行中心的阿奇·罗贝热（Aki Roberge）解释了智利阿塔卡玛大型毫米/亚毫米波阵列的观测是如何告诉我们绘架座Beta周围存在有毒气体、彗星群以及假想行星的。点击下载NASA戈达德中心科学可视化工作室的高清晰度视频 图片提供：NASA's Goddard Space Flight Center
小组成员、马里兰州格林贝尔特（Greenbelt）NASA戈达德太空飞行中心的天体物理学家阿奇·罗贝热说：“虽然一氧化碳对我们有毒，它却是彗星以及其他许多冰质天体中众多气体的一种。在年轻恒星周围混乱的环境中，这样的天体经常会发生碰撞，并产生释放气体、冰粒以及内部气体的碎片。”
ALMA的图像揭示出，在绘架座Beta系统边缘存在大范围的一氧化碳带。相当一部分一氧化碳是集中于一个单一团块中的，距离恒星大约80亿英里（130亿公里），这差不多相当于海王星到太阳距离的3倍。科学家称，观测到的一氧化碳总量超过了20亿亿吨，这相当于地球海洋质量的大约1/6。
这些气体的存在是一些有趣现象的线索。紫外线会在100年左右的时间里瓦解一氧化碳分子，这一时间要比主气体云环绕恒星运转一周所需要的时间短得多。智利圣地亚哥联合ALMA办公室的研究者比尔·丹特（Bill Dent）说：“因此除非我们是在一个非常特殊的时间点观测了绘架座Beta星，否则我们看到的一氧化碳必须要得到持续的补充。”丹特是相关研究论文的第一作者，文章发表在3月6日的《科学快报》上。
这张艺术概念图描绘了可以解释ALMA对绘架座Beta星观测结果的最佳模型。在系统的外边缘，一颗假想巨行星（图中左下方）的引力作用将彗星束缚成了致密的大质量彗星群（右侧），其中碰撞频发。图片提供：NASA's Goddard Space Flight Center/F. Reddy
丹特及其小组计算出，为了补偿绘架座Beta星周围一氧化碳的瓦解，每5分钟就必须要有一颗大型彗星瓦解。只有质量极大且极其致密的彗星群才可以提供如此高的碰撞率。
由于我们几乎是从侧面观看盘面，ALMA的数据无法确定一氧化碳是集中在一个单一的气体云中的，还是集中于分布在恒星两侧的两个云团中。对气体云轨道运动的进一步研究可以确定实际情况，不过当前的证据倾向于支持双云团图景。
在我们的太阳系中，木星的引力将数千颗小行星束缚在了两个族群中，在木星环绕太阳运动时，其中一群位于木星之前，另一群位于后方。类似地，绘架座Beta系统外围的一颗巨行星可以将彗星束缚在两个致密的大质量群体中。
ALMA拍摄的这张绘架座Beta周边一氧化碳分布图（上图）可以被重新投影，模拟该系统的俯视图，揭示出外围的大型气体集中区。作为比较，图中按比例绘制了太阳系中的天体轨道。图片提供：ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) and NASA Goddard/F. Reddy
论文的合作者、来自英国剑桥大学的天文学家马克·怀亚特（Mark Wyatt）说：“现在我们正在进行详细的动力学研究，不过现在我们认为，牧羊犬行星的质量大致相当于土星，位于一氧化碳带的内边缘。”
天文学家曾经直接拍下了巨行星绘架座Beta b的图像，它的质量是木星的好几倍，与恒星的距离比木星要近得多。虽然对于巨行星来说，在距离10倍于绘架座Beta b（约束大质量彗星云的要求）的地方形成是非常罕见的，假想的行星可以在距离恒星更近的地方产生，然后在年轻的星周盘发生变化期间向内迁移。
怀亚特说：“我们认为，绘架座Beta的彗星群是当假想的行星向外迁移，将冰质天体扫入共振轨道的时候形成的。”当这些彗星的轨道周期与行星轨道周期成简单比例的时候（如彗星运行两周，行星运行3周），彗星就会在每个轨道周期的同一位置从行星获得一个推力。这类似于规律地推动儿童的秋千，这样的加速会随着时间推移被放大，并将彗星束缚在较小的区域内。
不过如果气体实际上只是聚集在单一云团中的，研究者提出了另一种理论。大约发生在50万年前两个火星尺度冰质天体之间的碰撞可以形成彗星群，其中的碎片持续碰撞着，逐渐将一氧化碳气体释放出来。
无论是哪种情况，绘架座Beta肯定拥有一段迷人的故事，而ALMA敏锐的视力将帮助天文学家更深入地探究它。
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