Такие столкновения планет, вероятно, обычны в молодых солнечных системах, но их еще предстоит наблюдать напрямую.
Молодые планетные системы, как правило, испытывают сильные трудности при росте, поскольку маленькие тела сталкиваются и сливаются, образуя все более крупные планеты. В нашей Солнечной системе Земля и Луна считаются продуктами такого гигантского столкновения. Астрономы предполагают, что такие столкновения должны быть обычным явлением в ранних планетных системах, но их трудно наблюдать вокруг других звезд.
Теперь группа астрономов обнаружила свидетельства огромного столкновения, которое произошло в соседней звездной системе, всего в 95 световых годах от Земли. Звезде , названной HD 172555 , около 23 миллионов лет, и ученые подозревали, что ее пыль имеет признаки недавнего столкновения.
Группа под руководством ученых из Массачусетского технологического института обнаружила еще одно свидетельство огромного столкновения вокруг звезды. Они определили, что столкновение, вероятно, произошло между землеподобной планетой и меньшим ударником не менее 200 000 лет назад на скорости 10 км/с.
Примечательно, что был обнаружен газ, указывающий на то, что такое быстрое столкновение, вероятно, сдуло часть атмосферы большей планеты — драматическое событие, которое могло бы объяснить наблюдаемые газ и пыль вокруг звезды. Находки , появившиеся в Nature 20 октября 2021 года, являются первым обнаружением такого типа.
Четкая сигнальная звезда HD 172555 представляет интерес для астрономов из-за необычного состава ее пыли. Наблюдения последних лет показали, что звездная пыль содержит большое количество необычных минералов в виде зерен, которые намного мельче, чем астрономы ожидают от типичного диска звездных обломков.
Ведущий автор статьи Таяна Шнайдерман из Массачусетского технологического института и ее коллеги задались вопросом, что этот газ может рассказать об истории столкновений системы. Они просмотрели архивные данные, собранные ALMA в Чили, в поисках следов угарного газа вокруг ближайших звезд.
По словам Шнайдермана, когда вы хотите протестировать газ в дисках мусора, угарный газ обычно является самым ярким и, следовательно, его легче всего найти . Итак, мы снова посмотрели на данные CO для HD 172555, так как это было интересное расположение.
После тщательной переоценки команда смогла обнаружить угарный газ вокруг звезды. Когда они измерили его содержание, они обнаружили, что этот газ составляет 20% CO в атмосфере Венеры. Они также заметили, что газ в больших количествах вращается на удивление близко к звезде, на расстоянии около 10 астрономических единиц .
Угарный газ обычно склонен к фотоионизации — процессу, при котором фотоны звезды распадаются и разрушают молекулу. Так близко к звезде обычно очень мало угарного газа. Поэтому группа проверила различные сценарии, чтобы объяснить обильное присутствие газа так близко.
Они быстро исключили сценарий, в котором газ образовался из обломков недавно образовавшейся звезды, а также сценарий, в котором газ был произведен близлежащим поясом ледяных астероидов. Также рассматривался сценарий, при котором газ был испущен множеством ледяных комет , прилетевших из отдаленного пояса астероидов, похожего на наш пояс Койпера . Однако данные не совсем соответствовали этому сценарию. Последний сценарий, который рассмотрела команда, заключался в том, что газ остался после сильного столкновения.
По словам Шнайдермана, из всех сценариев это единственный, который мог бы объяснить все свойства данных . Мы ожидаем огромных столкновений в системах в этом возрасте, и мы ожидаем, что они действительно будут довольно частыми. Временные рамки правильные, возраст совпадает, а морфологические и композиционные ограничения совпадают. Единственный вероятный процесс, который может создать CO в этой системе в этом контексте, - это массивное воздействие.
По оценкам исследовательской группы, газ был выпущен в результате огромного столкновения 200 000 лет назад — не так давно, чтобы звезда не уничтожила газ полностью. Судя по обилию газа, столкновение, вероятно, было огромным, с участием двух протопланет , возможно, сравнимых по размеру с Землей. Столкновение было настолько сильным, что, вероятно, часть атмосферы одной планеты вырвалась в виде газа, который команда наблюдает сегодня.
