Крупные столкновения между скалистыми телами сформировали нашу Солнечную систему. Наблюдения за подобным крушением дают представление о том, насколько часты эти события вокруг других звезд.

Большинство каменистых планет и спутников в нашей Солнечной системе, включая Землю и Луну, были сформированы или сформированы в результате массовых столкновений в начале истории Солнечной системы. Сталкиваясь друг с другом, каменистые тела могут накапливать больше материала, увеличиваясь в размерах, или они могут распадаться на несколько более мелких тел.

Астрономы, использующие космический телескоп НАСА «Спитцер», который сейчас находится на пенсии, в прошлом находили свидетельства подобных столкновений вокруг молодых звезд, где формируются каменистые планеты. Но эти наблюдения не дали много подробностей о столкновениях, таких как размер вовлеченных объектов.

В новом исследовании, опубликованном в The Astrophysical Journal , группа астрономов во главе с Кейт Су из Аризонского университета сообщает о первых наблюдениях облака обломков в результате одного из этих столкновений, когда оно прошло перед своей звездой и ненадолго заблокировало свет. Астрономы называют это транзитом. В сочетании со знаниями о размере и яркости звезды наблюдения позволили исследователям напрямую определить размер облака вскоре после удара, оценить размер столкнувшихся объектов и наблюдать за скоростью, с которой облако рассеялось.

«Нет ничего лучше, чем быть свидетелем события», — сказал Джордж Рике из Университета Аризоны и соавтор нового исследования. «Все случаи, о которых ранее сообщалось со «Спитцера», не были раскрыты, и существовали только теоретические гипотезы о том, как могло выглядеть фактическое событие и облако обломков».

Начиная с 2015 года группа под руководством Су начала регулярные наблюдения за звездой HD 166191 возрастом 10 миллионов лет. Примерно в этот ранний период жизни звезды пыль, оставшаяся от ее образования, слипалась, образуя твердые тела, называемые планетезимали. – семена будущих планет. Как только газ, ранее заполнявший пространство между этими объектами, рассеивается, катастрофические столкновения между ними становятся обычным явлением.

Предвидя, что они могут увидеть свидетельство одного из таких столкновений вокруг HD 166191, команда использовала Спитцер для проведения более 100 наблюдений за системой в период с 2015 по 2019 год. пыли. Спитцер обнаружил инфракрасный свет — или длины волн, немного превышающие то, что может видеть человеческий глаз. Инфракрасное излучение идеально подходит для обнаружения пыли, в том числе мусора, образовавшегося в результате столкновений протопланет.

В середине 2018 года космический телескоп увидел, что система HD 166191 стала значительно ярче, что свидетельствует об увеличении образования мусора. В это время Спитцер также обнаружил облако обломков, блокирующее звезду. Объединив наблюдения Спитцера за транзитом с наблюдениями с помощью наземных телескопов, команда смогла определить размер и форму облака обломков.

Их работа предполагает, что облако было сильно вытянутым, его минимальная предполагаемая площадь в три раза больше площади звезды. Однако количество инфракрасного осветления, которое видел Спитцер, предполагает, что только небольшая часть облака прошла перед звездой и что обломки от этого события покрыли площадь, в сотни раз превышающую площадь звезды.

Чтобы образовалось такое большое облако, объекты в главном столкновении должны были быть размером с карликовые планеты, такие как Веста в нашей Солнечной системе — объект шириной 330 миль (530 километров), расположенный в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Первоначальное столкновение произвело достаточно энергии и тепла, чтобы испарить часть материала. Это также вызвало цепную реакцию ударов между фрагментами от первого столкновения и другими небольшими телами в системе, что, вероятно, создало значительное количество пыли, которую увидел Спитцер.

В течение следующих нескольких месяцев большое пылевое облако увеличилось в размерах и стало более прозрачным, что указывает на то, что пыль и другие обломки быстро рассеиваются по молодой звездной системе. К 2019 году облако, прошедшее перед звездой, больше не было видно, но в системе было вдвое больше пыли, чем было до того, как Спитцер заметил это облако. Эта информация, по мнению авторов статьи, может помочь ученым проверить теории о том, как формируются и растут планеты земной группы.

«Глядя на диски из пыльных обломков вокруг молодых звезд , мы можем оглянуться назад во времени и увидеть процессы, которые могли сформировать нашу Солнечную систему », — сказал Су. «Изучая результаты столкновений в этих системах, мы также можем лучше понять, как часто каменистые планеты формируются вокруг других звезд».