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".

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.