Одна з планет втратила атмосферу після зіткнення з іншою

Астрономи виявили ознаки атмосфери, що була знята з планети під час гігантського зіткнення.

Молоді планетарні системи зазвичай відчувають надзвичайно сильні болі зростання, оскільки дитячі тіла стикаються та зливаються, утворюючи все більші планети. У нашій Сонячній системі продуктами такого типу гігантського зіткнення вважаються Земля та Місяць. Астрономи припускають, що такі розбивання мають бути звичайним явищем у ранніх системах, але їх важко було спостерігати навколо інших зірок.

Тепер вчені виявили свідчення саме такого зіткнення у молодій системі, розташованій всього за 95 світлових років від Землі. Згідно з їхнім аналізом, пил навколо зорі HD 172555, вік якої становить 23 мільйони років, є результатом планетарного зіткнення, настільки сильного, що воно частково лишило одне з тіл атмосфери.

"Ми вперше виявили таке явище — зняття протопланетної атмосфери під час гігантського зіткнення", - каже провідна авторка дослідження Таяна Шнайдерман, аспірантка кафедри Землі, атмосфери та планетарних наук Массачусетського технологічного інституту. "Всі зацікавлені у спостереженні за гігантськими зіткненнями, оскільки ми очікуємо, що вони будуть розповсюдженими, але ми не маємо доказів цього у багатьох системах. Тепер у нас є додаткове уявлення про цю динаміку".

Зоря HD 172555 стала предметом інтриги серед астрономів через незвичайний склад її пилу. Спостереження останніх років показали, що пил зорі містить велику кількість незвичайних мінералів у зернах, які набагато дрібніше, ніж очікували б астрономи для типового зоряного залишкового диска.

"Через ці два фактори HD 172555 вважалася такою дивною системою", - каже Шнайдерман.

Вона та її колеги зацікавилися, що газ може розповісти про історію зіткнень системи. Команда подивилася на дані, отримані ALMA (Великий міліметровим масив в Чилі, який складається з 66 радіотелескопів, відстань між якими можна регулювати для збільшення або зменшення роздільної здатності їхніх зображень). Вони переглянули дані з публічного архіву ALMA у пошуках ознак оксиду вуглецю (чадний газ) навколо недалеко розташованих зірок.

"Коли люди хочуть вивчати газ на залишкових дисках, оксид вуглецю зазвичай є найяскравішим, а отже, і найпростішим для пошуку", - каже Шнайдерман. "Тому ми знову переглянули дані про оксид вуглецю для HD 172555, оскільки це була цікава система".

Новини за подібною темою:

		Вебб досліджує екзопланету TRAPPIST-1 e на можливість наявності атмосфери
		"Вебб" показав нове зображення "Зорі-метелика"
		Вперше виявлено планету, що зростає у темноті навколо молодої зорі

Завдяки ретельному повторному аналізу команда змогла виявити оксид вуглецю навколо зорі. Вимірявши його кількість, вони виявили, що газ становить 20 відсотків від вмісту оксиду вуглецю в атмосфері Венери. Вони також помітили, що газ кружляє у великих кількостях на диво близько до зорі — приблизно на 10 астрономічних одиницях, або у 10 разів більшій відстані між Землею та Сонцем.

"Присутність оксиду вуглецю настільки близько вимагає деяких пояснень", - каже Шнайдерман.

Це тому, що оксид вуглецю, як правило, вразливий до фотодисоціації — процесу, при якому фотони зорі руйнують та знищують молекулу. На такій близькій відстані до зорі, як правило, було б дуже мало оксиду вуглецю. Тому група перевірила різні сценарії для пояснення великого обсягу газу поряд із зорею.

Вони швидко виключили сценарій, у якому газ виник би з уламків новоствореної зорі, а також сценарій, у якому газ був вироблений близько розташованим поясом крижаних астероїдів. Астрономи також розглянули сценарій, згідно з яким газ виділяється багатьма крижаними кометами, що проникли з далекого поясу астероїдів, подібного до нашого поясу Койпера. Але дані теж не зовсім відповідали цьому сценарію. Останнім сценарієм, який розглядала команда, було те, що газ — це залишок гігантського зіткнення.

"З усіх сценаріїв це єдиний, який може пояснити всі особливості даних", - каже Шнайдерман. "У системах цього віку ми очікуємо, що будуть гігантські зіткнення, і також ми очікуємо, що гігантські зіткнення будуть відбуватися дійсно досить часто. Часові шкали спрацьовують, вік спрацьовує, морфологічні та композиційні обмеження спрацьовують. Єдиний вірогідний процес, який міг би виробити оксид вуглецю у цій системі у даному контексті — це гігантське зіткнення".

Вчені підрахували, що газ був випущений в результаті гігантського удару, що стався принаймні 200 000 років тому — досить недавно, щоб зоря не встигла повністю знищити газ. Виходячи з великої кількості газу, удар ймовірно був масивним, із залученням двох протопланет, порівнянних за розміром із Землею. Удар був настільки сильним, що він ймовірно зняв частину атмосфери однієї планети у вигляді газу, який сьогодні спостерігала команда.

"Тепер є можливість для подальшої роботи поза цією системою", - говорить Шнайдерман. "Ми показуємо, що, якщо ви знайдете оксид вуглецю у місці та у морфології, що відповідає гігантському зіткненню, це відкриє новий шлях для пошуку гігантських зіткнень та розуміння того, як поводяться після цього уламки".

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

• Екзопланети
• астрохімія