Одна из планет потеряла атмосферу после столкновения с другой

Астрономы обнаружили признаки атмосферы, которая была снята с планеты во время гигантского столкновения.

Молодые планетарные системы обычно испытывают сильнейшие боли роста, поскольку детские тела сталкиваются и сливаются, образуя все большие планеты. В нашей Солнечной системе продуктами такого типа гигантского столкновения считаются Земля и Луна. Астрономы предполагают, что такие разбивания должны быть обычным явлением в ранних системах, но их трудно было наблюдать вокруг других звезд.

Теперь ученые обнаружили свидетельство именно такого столкновения в молодой системе, расположенной всего в 95 световых годах от Земли. Согласно их анализу, пыль вокруг звезды HD 172555, возраст которой составляет 23 миллиона лет, является результатом планетарного столкновения, настолько сильного, что оно частично лишило одно из тел атмосферы.

"Мы впервые обнаружили такое явление – снятие протопланетной атмосферы во время гигантского столкновения", - говорит ведущая автор исследования Таяна Шнайдерман, аспирант кафедры Земли, атмосферы и планетарных наук Массачусетского технологического института. "Все заинтересованы в наблюдении за гигантскими столкновениями, поскольку мы ожидаем, что они будут распространенными, но мы не имеем доказательств этого во многих системах. Теперь у нас есть дополнительное представление об этой динамике".

Звезда HD 172555 стала предметом интриги среди астрономов из-за необычного состав ее пыли. Наблюдения последних лет показали, что пыль звезды содержит большое количество необычных минералов в зернах, которые гораздо мельче, чем ожидали бы астрономы для типичного звездного остаточного диска.

"Из-за этих двух факторов HD 172555 считалась странной системой", - говорит Шнайдерман.

Она и ее коллеги заинтересовались, что газ может рассказать об истории столкновений системы. Команда посмотрела на данные, полученные ALMA (Большой миллиметровым массив в Чили, состоящий из 66 радиотелескопов, расстояние между которыми можно регулировать для увеличения или уменьшения разрешения их изображений). Они пересмотрели данные из публичного архива ALMA в поисках признаков оксида углерода (угарный газ) вокруг недалеко расположенных звезд.

"Когда люди хотят изучать газ на остаточных дисках, оксид углерода обычно является самым ярким, а следовательно, и самым простым для поиска", - говорит Шнайдерман. "Поэтому мы снова пересмотрели данные об оксиде углерода для HD 172555, поскольку это была интересная система".

Благодаря тщательному повторному анализу команда смогла обнаружить оксид углерода вокруг звезды. Измерив его количество, они обнаружили, что газ составляет 20 процентов от содержания оксида углерода в атмосфере Венеры. Они также заметили, что газ кружит в больших количествах удивительно близко к звезде – примерно на 10 астрономических единицах, или в 10 раз большем расстоянии, чем между Землей и Солнцем.

"Присутствие оксида углерода на настолько близком расстоянии требует некоторых объяснений", - говорит Шнайдерман.

Это потому, что оксид углерода, как правило, чувствителен к фотодиссоциации – процессу, при котором фотоны звезды разрушают и уничтожают молекулу. На таком близком расстоянии к звезде, как правило, было бы очень мало оксида углерода. Поэтому группа проверила различные сценарии для объяснения большого объема газа рядом с звездой.

Они быстро исключили сценарий, в котором газ возник бы из обломков новосозданной звезды, а также сценарий, в котором газ был произведен близко расположенным поясом ледяных астероидов. Астрономы также рассмотрели сценарий, согласно которому газ выделяется многими ледяными кометами, проникшими из дальнего пояса астероидов, подобного нашему поясу Койпера. Но данные тоже не совсем соответствовали этому сценарию. Последнему сценарию, который рассматривала команда, было то, что газ – это остаток гигантского столкновения.

"Из всех сценариев это единственный, который может объяснить все особенности данных", - говорит Шнайдерман. "В системах этого возраста мы ожидаем, что будут гигантские столкновения, и также мы ожидаем, что гигантские столкновения будут происходить действительно довольно часто. Временные шкалы срабатывают, возраст срабатывает, морфологические и композиционные ограничения срабатывают. Единственный возможный процесс, который мог бы выработать оксид углерода в этой системе в данном контексте – это гигантское столкновение".

Ученые подсчитали, что газ был выпущен в результате гигантского удара, произошедшего по крайней мере 200 000 лет назад – достаточно недавно, чтобы звезда не успела полностью уничтожить газ. Исходя из большого количества газа, удар вероятно был массивным, с привлечением двух протопланет, сопоставимых по размеру с Землей. Удар был настолько сильным, что он вероятно снял часть атмосферы одной планеты в виде газа, который сегодня наблюдала команда.

"Теперь есть возможность для дальнейшей работы вне этой системы", - говорит Шнайдерман. "Мы показываем, что, если вы найдете оксид углерода в месте и в морфологии, что соответствует гигантскому столкновению, это откроет новый путь для поиска гигантских столкновений и пониманию того, как ведут себя после этого обломки".

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.