Historia naszego Układu Słonecznego jest przerywana kolizjami. Zderzenia pomogły stworzyć planety lądowe i zakończyć panowanie dinozaurów. Ogromna kolizja między Ziemią a starożytnym ciałem o imieniu Theia prawdopodobnie stworzyła Księżyc.
Teraz astronomowie znaleźli dowody zderzenia dwóch egzoplanet w odległym układzie słonecznym.
Nasz Układ Słoneczny jest obecnie stosunkowo spokojnym miejscem w porównaniu do jego młodszych lat. Jeśli chcemy zobaczyć zderzające się planety, musimy spojrzeć na odległe systemy. Tak właśnie zrobił zespół astronomów, gdy wycelowali Spitzer Space Telescope i obserwatoria naziemne w BD +20 307, podwójny układ gwiezdny w odległości około 300 lat świetlnych.
Gwiazdy w tym układzie mają około miliarda lat, są wystarczająco duże, aby rzeczy mogły się osadzić aż do zderzeń. Jednak kiedy spojrzeli na to około dziesięć lat temu, zobaczyli wirujące szczątki, które były cieplejsze niż się spodziewali. W układzie z gwiazdami liczącymi miliardy lat wszelkie szczątki powinny już ostygnąć, więc jego obecność sugeruje niedawne zderzenie.
Obserwacje te mają dekadę, a ostatnio astronomowie wykorzystali SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy), aby ponownie przyjrzeć się systemowi BD +20 307. Odkryli, że jasność podczerwieni gruzów wzrosła o około 10%, co wskazuje, że w systemie jest jeszcze więcej ciepłych gruzu.
„Biorąc pod uwagę dojrzały wiek BD +20 307, jest niezwykle niezwykłe, że system ma tak duże ilości ciepłego pyłu w ciągu ~ 1 au.”
Z „Studiów nad ewolucją otaczania ciepłego pyłu BD +20 307 za pomocą SOFIA”
Wyniki te zostały opublikowane w czasopiśmie Astrophysical Journal. Głównym autorem jest Maggie Thompson, absolwentka UC Santa Cruz. Tytuł artykułu brzmi „Badanie ewolucji ciepłego pyłu otaczającego BD +20 307 za pomocą SOFIA”.
„Ciepły pył wokół BD +20 307 pozwala nam rzucić okiem na katastrofalne uderzenia między skalistymi egzoplanetami” - powiedział Thompson. „Chcemy wiedzieć, jak ten system ewoluuje po ekstremalnym uderzeniu”.
Nasz Układ Słoneczny ma kolekcje skalistych gruzów, takich jak pas asteroid. Ale to stare, zimne śmieci, będące wynikiem starożytnych zderzeń. Jest także dalej od Słońca niż dysk gruzu w BD +20 307. Gdyby odległa cywilizacja patrzyła na nasz Układ Słoneczny, mierzyliby wiek Słońca oraz lokalizację i temperaturę skalistych gruzów i byłoby to sensowne.
„Jest to rzadka okazja do zbadania katastrofalnych zderzeń, które mają miejsce późno w historii układu planetarnego”.
Alycia Weinberger, główny śledczy.
Ale w systemie BD +20 307 coś się nie sumuje. Nie powinno być tak dużo pyłu w tak ciepłym miejscu, tak blisko podwójnych gwiazd. Jeśli masowe zderzenia między planetami zdarzają się tylko w chaotycznych wczesnych latach życia Układu Słonecznego, to pył ten powinien zniknąć dawno temu. Zazwyczaj pył jest usuwany przez kaskadę kolizyjną, w której powtarzające się zderzenia nieustannie rozbijają skałę na coraz mniejsze kawałki. W końcu kawałki są tak małe, że ciśnienie promieniowania z gwiazd zdmuchuje je.
„Jest to rzadka okazja do zbadania katastrofalnych zderzeń, które zdarzają się późno w historii układu planetarnego” - powiedziała Alycia Weinberger, pracownik naukowy z Departamentu Magnetyzmu Ziemskiego Carnegie Institution for Science w Waszyngtonie i główny badacz projektu. „Obserwacje SOFIA pokazują zmiany w zakurzonym dysku w skali zaledwie kilku lat.”
Istnieją inne potencjalne wyjaśnienia tego ciepłego pyłu. Może zbliżać się do gwiazd i absorbować więcej energii. Ale jest mało prawdopodobne, że nastąpi to tylko za 10 lat, co jest astronomicznym momentem tylko krótkim. Jest to również mało prawdopodobne, ponieważ w miarę zmniejszania się wielkości ziarna pyłu przez kaskadę kolizyjną pył jest prawdopodobnie wyrzucany przez promieniowanie słoneczne.
Istnieje inny proces, który reguluje zachowanie pyłu wokół gwiazdy. Nazywa się to efektem Poyntinga-Robertsona. Jest to rodzaj oporu, który może powodować, że zbyt duże cząstki zostaną zdmuchnięte przez promieniowanie słoneczne i spiralnie przechodzą w gwiazdę. Gdy pył zbliża się do gwiazdy, robi się cieplej.
W swoim artykule autorzy omawiają inne możliwości. Obie gwiazdy w tym układzie są gwiazdami typu F, które zwykle nie są zmienne. Ale w parach binarnych mogą być, mimo że ich zmienność maleje z wiekiem.
Jeśli istnieje zmienność w jednej lub obu gwiazdach, a dysk gruzu otaczający gwiazdy jest nachylony względem płaszczyzny orbity gwiazd, może to spowodować ocieplenie dysku gruzu. Jeśli gorące punkty na gwiazdach generują więcej promieni rentgenowskich, a dysk z gruzami jest nachylony, może to spowodować ocieplenie szczątków, które wykryli astronomowie.
Autorzy twierdzą, że potrzeba więcej obserwacji, zanim dojdzie do ostatecznego wniosku. Ale teraz kolizja planetarna najlepiej pasuje do dowodów. A to oznacza, że jest tu prawdziwa szansa. Jak mówią w podsumowaniu swojego artykułu, „Zrozumienie BD +20 307 i innych podobnych systemów z wyjątkowo zakurzonymi dyskami ze szczątków może pogłębić naszą wiedzę na temat katastrofalnych zderzeń, wpływu gwiazd podwójnych na dyski ze szczątkami i ewolucję układów planetarnych”.
Więcej:
- Informacja prasowa: Kiedy zderzają się egzoplanety
- Artykuł badawczy: Badanie ewolucji ciepłego pyłu otaczającego BD +20 307 za pomocą SOFIA
- Wikipedia: Circumstellar Debris Disk
