Астрономы наблюдали столкновение двух планет, похожее на то, которое привело к образованию Земли и Луны

Обнаружено катастрофическое столкновение двух планет вокруг звезды, похожей на наше Солнце, на расстоянии, равном расстоянию от Солнца до Земли.

Об этом сообщают в Вашингтонском университете (UW), передают OstanniPodii.com.

Звезда Gaia20ehk находится на расстоянии около 11 000 световых лет от нас вблизи созвездия Кормы. Она вела себя очень странно, хотя обычно не привлекала к себе внимания. Это стабильная звезда «главной последовательности», очень похожая на наше Солнце, а значит, она должна была излучать равномерный, предсказуемый свет. Однако эта звезда начала сильно мерцать.

«Световой поток звезды был ровным и стабильным, но начиная с 2016 года в ней наблюдались три спада яркости. А затем, примерно в 2021 году, она вообще сошла с ума», — сказал Анастасиос (Энди) Цанидакис, аспирант по астрономии в UW. «Я не могу не подчеркнуть, что звезды, подобные нашему Солнцу, так себя не ведут. Поэтому, когда мы увидели эту, мы подумали: «Эй, что здесь происходит?»

Причина мерцания не имела ничего общего с самой звездой: огромные количества камней и пыли — которые, казалось, появились из ниоткуда — пролетали перед удаленной звездой, когда материал вращался вокруг системы, неравномерно затемняя свет, достигавший Земли. Вероятный источник всего этого мусора был еще более удивительным: катастрофическое столкновение двух планет.

«Невероятно, что разные телескопы зафиксировали это столкновение в реальном времени», — говорит Цанидакис. «В записях есть лишь несколько других случаев столкновений планет, и ни один из них не имеет столько сходства со столкновением, которое создало Землю и Луну. Если мы сможем наблюдать больше таких моментов в других частях галактики, это многому нас научит о формировании нашего мира».

Анализ был опубликован 11 марта в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Звезда Gaia20ehk — на этом изображении она расположена в центре оранжевого перекрестия на вставке. Photo: NASA/NSF NOIRLab

Планеты образуются, когда гравитация сгущает материю, вращающуюся вокруг новой звезды — например: пыль, газ, лед или каменные обломки. Ранние планетарные системы хаотичны — протопланеты регулярно сталкиваются и взрываются или улетают в космическое пространство. Благодаря этому процессу, который длится, возможно, более 100 миллионов лет, планетарные системы, подобные нашей Солнечной системе, отсеивают свои планеты и достигают равновесия.

Хотя такие столкновения, вероятно, довольно распространены, наблюдение за одним из них в удаленной системе требует терпения и удачи. Орбиты планет должны пролегать непосредственно между нами и их звездой, чтобы образовавшиеся обломки заслоняли часть ее света. Затем характерное мерцание длится годами.

«Уникальная работа Энди использует данные, собранные на протяжении десятилетий, чтобы выявить то, что происходит медленно — астрономические истории, которые разворачиваются в течение десятилетий», — сказал старший автор исследования Джеймс Девенпорт, доцент кафедры астрономии UW. «Немногие исследователи ищут явления таким образом, а это означает, что потенциально можно сделать множество открытий».

Цанидакис, ведущий автор исследования, изучает экстремальную изменчивость звезд во времени. В своей предыдущей работе он обнаружил систему с двойной звездой и большим облаком пыли, вызвавшим семилетнее затмение.

Однако поведение Gaia20ehk поставило новую загадку. Такие необычные колебания звезды — короткие спады яркости, а затем хаос — ранее никогда не наблюдались. Команда была в растерянности, пока Девенпорт не предложил использовать данные с другого телескопа с целью поиска инфракрасного света, а не видимого.

«Кривая инфракрасного света была полной противоположностью кривой видимого света», — сказал Цанидакис. «Когда видимый свет начал мерцать и тускнеть, инфракрасный свет резко усилился. Это может означать, что материал, блокирующий звезду, горячий — настолько горячий, что светится в инфракрасном диапазоне».

Катастрофическое столкновение между планетами, несомненно, могло бы генерировать достаточно тепла, чтобы объяснить инфракрасную энергию. Более того, соответствующий тип столкновения мог бы также объяснить те первоначальные спады яркости.

«Это могло быть вызвано тем, что две планеты приближались друг к другу по спирали», — сказал Цанидакис. «Сначала у них была серия косых столкновений, которые не производили бы много инфракрасной энергии. Затем произошло крупное катастрофическое столкновение, и инфракрасное излучение действительно резко возросло».

Есть также признаки того, что это столкновение напоминает то, которое создало Землю и Луну около четырех с половиной миллиардов лет назад. Облако пыли вращается вокруг Gaia20ehk на расстоянии примерно одной астрономической единицы, что равно расстоянию от Солнца до Земли. На таком расстоянии материал со временем может остыть настолько, что затвердеет в нечто, похожее на нашу систему Земля-Луна. Ученые, такие как Цанидакис и Девенпорт, не могут знать наверняка, пока пыль не осядет — в буквальном смысле — в этой системе. Это может занять несколько лет или несколько миллионов.

Между тем их открытие является призывом к действию, чтобы обнаружить больше столкновений. Мощный «Обзорный телескоп Саймони» в обсерватории Веры С. Рубин идеально подойдет для этой задачи; приблизительные расчеты Давенпорта показывают, что Рубин сможет обнаружить 100 новых столкновений в течение следующих 10 лет. Это в конечном итоге может помочь сузить поиск пригодных для жизни миров за пределами нашей Солнечной системы.

«Насколько редким является явление, приведшее к образованию Земли и Луны? Этот вопрос является фундаментальным для астробиологии», — отмечает Дэвенпорт. «Похоже, Луна является одним из тех волшебных ингредиентов, которые делают Землю благоприятным местом для жизни. Он помогает защищать Землю от некоторых астероидов, вызывает приливы и отливы в океане и погодные явления, способствующие глобальной взаимосвязи химических и биологических процессов, а также, возможно, играет определенную роль в стимулировании активности тектонических плит. Пока мы не знаем, насколько распространены такие динамические процессы. Но если мы зафиксируем больше таких столкновений, то начнем это выяснять».