Gdy dochodzi do zderzenia dwóch egzoplanet

Wizja artystyczna przedstawiająca zderzenie dwóch skalistych egzoplanet w układzie planetarnym BD + 20 307. Źródło: NASA/SOFIA/Lynette Cook

Rzut oka na pozostałości po zderzeniu dwóch egzoplanet pozwala naukowcom obserwować do czego dochodzi, gdy dwie planety znajdą się na kursie kolizyjnym. Podobne zdarzenie najprawdopodobniej miało miejsce także w naszym układzie planetarnym i doprowadziło do powstania Księżyca.

Układ planetarny BD +20 307 to układ z dwiema gwiazdami, oddalony od nas o około 300 lat świetlnych. Obie gwiazdy centralne mają co najmniej miliard lat. Mimo to w tym dojrzałym układzie naukowcy dostrzegli wirujące odłamki pyłowe, które nie są zimne – czego oczekiwalibyśmy po układzie krążacym wokół gwiazd w tym wieku. Pył krążący wokół tych gwiazd jest ciepły, co wskazuje, że powstał stosunkowo niedawno, najprawdopodobniej w wyniku zderzenia dwóch ciał o rozmiarach planety.

Dziesięć lat temu, obserwacje tego układu prowadzone za pomocą obserwatoriów naziemnych oraz teleskopu kosmicznego Spitzer po raz pierwszy wykazały obecność ciepłego pyłu i zasugerowały zderzenie. Teraz obserwatorium SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) odkryło, że jasność pyłu w podczerwieni wzrosła o ponad 10% – to oznacza, że w układzie znajduje się jeszcze więcej ciepłych odłamków.

Wyniki badań opublikowane w periodyku naukowym Astrophysical Journal wskazują, że zderzenie dwóch skalistych egzoplanet mogło mieć miejsce stosunkowo niedawno. Zderzenia tego typu mogą całkowicie modyfikować całe układy planetarne. Przyjmuje się, że zderzenie Ziemi z obiektem o rozmiarach Marsa, do którego doszło 4,5 miliarda lat temu, doprowadziło do powstania odłamków, z których czasem uformował się Księżyc.

“Ciepły pył wokół BD +20 307 pozwala nam obserwować skutki katastroficznych zderzeń planet skalistych” mówi Maggie Thompson, doktorantka na University of California Santa Cruz i główna autorka opracowania. “Chcemy dowiedzieć się jak ten układ ewoluował po tym ekstremalnym zdarzeniu”.

Planety powstają gdy cząsteczki pyłu krążące wokół młodej gwiazdy łączą się w coraz większe obiekty. Pozostałości po tym procesie powstawania układu planetarnego pozostają zazwyczaj w odległych, zimnych regionach takich jak Pas Kuipera znajdujący się za orbitą Neptuna w naszym Układzie Słonecznym. Astronomowie spodziewają się ciepłego pyłu wokół bardzo młodych gwiazd. Z czasem, cząsteczki pyłu zderzają się ze sobą, rozdrabniają i z czasem stają się tak małe, że albo są wywiewane z układu przez promieniowanie gwiazdy lub opadają na gwiazdę. Ciepły pył wokół starszych gwiazd, takich jak Słońce czy dwie gwiazdy w układzie BD +20 307, powinien już dawno zniknąć. Badanie tych pyłowych pozostałości krążących wokół gwiazd nie tylko pozwala naukowcom badać ewolucję egzoplanet, ale pozwala nam budować pełniejszy obraz historii naszego własnego układu planetarnego.

“To rzadka okazja, aby zbadać katastroficzne zderzenie, do którego doszło na późnym etapie ewolucji układu planetarnego” mówi Alycia Weinberger, badaczka z Carnegie Institution for Science i główna autorka opracowania. “Obserwacje prowadzone za pomocą obserwatorium SOFIA wykazują zmiany dysku pyłowego w skali zaledwie kilku lat”.

Obserwacje prowadzone w podczerwieni, np. za pomocą kamery FORCAST (Faint Object Infrared Camera for SOFIA Telescope) są kluczowe do badania tajemnic ukrytych w kosmicznym pyle. Gdy obserwuje się go w zakresie podczerwonym, układ ten jest dużo jaśniejszy niż wskazują na to same gwiazdy. Dodatkowa energia pochodzi z blasku pyłowych odłamków, których nie widać na innych długościach fali promieniowania.

Choć istnieje kilka różnych mechanizmów, które mogą sprawiać, że pył świeci intensywniej – może pochłaniać więcej ciepła z gwiazd, albo zbliżać się do nich – to raczej nie powinny one zachodzić na przestrzeni zaledwie 10 lat, czyli błyskawicznie w skali kosmicznej. To jeszcze bardziej wskazuje na zderzenie dwóch egzoplanet. Zespół badaczy aktualnie analizuje dane z obserwacji uzupełniających, sprawdzając czy w układzie zachodzą kolejne zmiany.

Źródło: NASA

Artykuł naukowy: http://dx.doi.org/10.3847/1538-4357/ab0d7f

Author: Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham.