科學家們利用阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列（ALMA）和卡爾-G-揚斯基甚大天線陣（VLA）對Z Canis Majoris (Z CMa)恆星系統中一個可能的恆星飛越事件進行了罕見的探測。科學家們發現，一個“入侵者”天體靠近並與雙原恆星周圍的環境相互作用，導致在它周圍的盤中形成混亂的、伸展的塵埃和氣體流。

雖然這種基於“入侵者”的飛越事件以前在恆星形成的計算機模擬中經常被目睹，但很少有令人信服的直接觀測，而且直到現在，這些事件在很大程度上仍然是理論上的。

“飛越事件的觀測證據很難獲得，因為這些事件發生得很快，很難捕捉到它們的行動。”維多利亞大學的天文學家、這項新研究的主要研究者董若冰說：“我們用ALMA第6波段和VLA觀測所做的，相當於捕捉到了閃電擊中一棵樹。擁有圓盤的年輕恆星之間的近距離接觸確實發生在現實生活中，而不僅僅是計算機模擬中看到的理論情況。之前的觀測研究已經看到了飛越，但無法收集我們能夠在Z CMa 獲得的事件的全面證據。”

像Z CMa的擾動（或乾擾），通常不是由“入侵者”造成的，而是由空間中一起成長的“兄弟”恆星造成的。該論文的共同作者Hau-Yu Baobab Liu說：“大多數情況下，恆星不是孤立地形成的。它們是一起出生的’雙胞胎’，甚至是’三胞胎’或’四胞胎’，可能會受到引力的吸引，結果是緊密地接近對方。在這些時刻，恆星原行星盤上的一些物質可能被剝離，形成延伸的氣體流，為天文學家提供關於過去恆星相遇歷史的線索。”

法國格勒諾布爾-阿爾卑斯大學的天體物理學家Nicolás Cuello是該論文的共同作者，他補充說，在Z CMa的案例中，正是這些氣流的形態或結構幫助科學家識別和確定入侵者。“當恆星相遇時，它會導致盤面形態的變化–螺旋、扭曲、陰影等等–這些都可以被認為是飛越的指紋。在這種情況下，通過非常仔細地觀察Z CMa的圓盤，我們發現了幾個飛越’指紋’的存在。”

這些“指紋”不僅幫助科學家識別了“入侵者”，而且還促使他們考慮這些相互作用對Z CMa和該系統中誕生的小行星的未來可能意味著什麼，到目前為止，這一過程對科學家來說仍然是一個謎。Cuello說：“我們現在通過這項新研究知道，飛越事件確實在自然界中發生，而且它們對氣態環星盤有重大影響，環星盤是行星的誕生地，圍繞著’嬰兒’恆星。飛越事件可以極大地擾亂參與恆星周圍的環星盤，正如我們在Z CMa周圍產生的長流線所看到的。”

研究人員說：“這些擾動器不僅會引起氣態流，而且還可能影響到相關宿主恆星的熱歷史，如Z CMa。這可能導致諸如吸積爆發這樣的暴力事件，也會以我們尚未觀察到或定義的方式影響整個恆星系統的發展。”

董若冰說，研究整個銀河系年輕恆星系統的演化和成長有助於科學家更好地了解我們自己的太陽系的起源。“研究這些類型的事件為了解過去提供了一個窗口，包括在我們自己的太陽系的早期發展中可能發生的事情，其關鍵證據早已不復存在。觀察這些事件發生在一個新形成的恆星系統中，為我們提供了必要的信息，可以說：’啊哈！這就是我們自己的太陽系在很久以前可能發生的事情。’現在，VLA和ALMA已經為我們提供了解開這個謎團的第一個證據，而這些技術的下一代將為我們打開宇宙的窗口，而這些窗口我們還只是在夢中。”

最近，美國國家射電天文台（NRAO）獲得批准，其中央開發實驗室（CDL）將對ALMA的Band 6接收器進行數百萬美元的升級，而該天文台的下一代VLA（ngVLA）在Astro2020十年調查中得到了天文界的大力支持。這兩台望遠鏡的技術進步將帶來更好的觀測效果，並有可能大大增加對難以看到的天體的發現，如Z CMa的恆星入侵者。這兩個項目都是由美國國家科學基金會（NSF）部分資助的。天體物理學家和國家科學基金會ALMA項目主任Joe Pesce博士說：“這些觀測突出了一個較新的儀器與一個較老的儀器協同工作所能產生的協同作用，以及ALMA第6波段接收器是一個多麼好的工作工具。我期待著升級後的ALMA第6波段接收器能夠帶來更好的結果。”