Странное свечение в космосе, вызванное столкновением двух планет-гигантов

Послесвечение массивного столкновения двух планет-гигантов, возможно, было обнаружено впервые.

Обломки столкновения могут в конечном итоге остыть и образовать совершенно новую планету. Если наблюдение подтвердится, это предоставит удивительную возможность наблюдать за рождением нового мира в реальном времени и открыть окно в то, как формируются планеты.

В декабре 2021 года астрономы наблюдают за ничем не примечательным Солнцеподобным объектом. Звезда увидела, как она начала мерцать. В течение нескольких месяцев видимый свет (свет, который мы можем видеть глазами) этой звезды продолжал меняться. Временами она почти исчезала, прежде чем вернуться к своей прежней яркости.

Звезде, которая находится примерно в 1800 световых годах от Земли, был присвоен идентификатор ASASSN-21qj после астрономического исследования ASASN-SN, которое впервые наблюдал за тусклостью звезды.

Наблюдение за тем, как звезды тускнеют, не является чем-то необычным. Обычно это связывают с прохождением материала между звездой и Землей. ASASSN-21qj, возможно, просто был бы добавлен к растущему списку подобных наблюдений, если бы не астроном-любитель Артту Сайнио.

Сайнио отметил в социальных сетях, что примерно за два с половиной года до появления звезды Было замечено, что свет тускнеет, излучение инфракрасного света, исходящего от его местоположения, выросло примерно на 4%.

Инфракрасный свет наиболее сильно излучается объектами при относительно высоких температурах в несколько сотен градусов Цельсия. Это поставило вопросы: были ли эти два наблюдения связаны между собой, и если да, то что, черт возьми, происходило вокруг ASASSN-21qj?

Планетарный катаклизм

Опубликовав наши выводы в журнале Nature, мы предлагаем что обе серии наблюдений могут быть объяснены катастрофическим столкновением двух планет.

Гигантские удары, как известно, такие столкновения считаются обычным явлением на заключительных стадиях формирования планет. Они определяют окончательные размеры, состав и тепловое состояние планет и формируют орбиты объектов в этих планетных системах.

В нашей Солнечной системе считается, что гигантские удары ответственны за странный наклон Урана. высокая плотность Меркурия и существование Луны на Земле. Однако до сих пор у нас было мало прямых доказательств происходящих в галактике гигантских столкновений.

Чтобы объяснить наблюдения, столкновение должно было бы высвободить больше энергии. в первые несколько часов после удара, чем будет излучаться звезда. Материал сталкивающихся тел должен был перегреться и расплавиться, испариться или и то, и другое.

В результате удара образовалась бы горячая, светящаяся масса материала, в сотни раз превышающая размеры первоначальных планет. Инфракрасное усиление ASASSN-21qj наблюдалось космическим телескопом WISE НАСА. WISE смотрит на звезду только каждые 300 дней или около того и, вероятно, пропустил первую вспышку света от удара.

Однако расширение планетарного тела, образовавшегося в результате удара, займет много времени, возможно, миллионы лет, чтобы остыть и сжаться до того, что мы могли бы признать новой планетой.

Первоначально, когда это «тело после удара» достигло наибольшего размера, свет, излучаемый им, все еще мог достигать несколько процентов излучения звезды. Такое тело могло бы вызвать то инфракрасное сияние, которое мы видели.

Удар также выбросил бы огромные шлейфы обломков на различные орбиты вокруг звезды. Часть этих обломков испарилась в результате удара, а затем конденсировалась, образовав облака крошечного льда и горных кристаллов.

Со временем часть этого комковатого облака материала прошла между ASASSN-21qj. и Земля, блокируя часть видимого света звезды и вызывая неравномерное затемнение.

Если наша интерпретация событий верна, изучение этой звездной системы могло бы помочь нам понять Ключевой механизм формирования планет. Даже из ограниченного набора наблюдений, которыми мы располагаем до сих пор, мы узнали некоторые очень интересные вещи.

Во-первых, чтобы испустить наблюдаемое количество энергии, тело после удара должно было быть во много сотен раз больше размер Земли. Чтобы создать такое большое тело, каждая из столкнувшихся планет должна была быть в несколько раз больше массы Земли – возможно, такой же большой, как планеты-ледяные гиганты Уран и Нептун.

Во-вторых, мы оцениваем температуру температура тела после удара составляет около 700°C. Чтобы температура была такой низкой, сталкивающиеся тела не могли быть полностью состоящими из камня и металла.

Ледяные гиганты

Внешние области хотя бы одной из планет должны были иметь содержащиеся элементы с низкой температурой кипения, например, в воде. Поэтому мы думаем, что увидели столкновение двух Нептуноподобных миров, богатых льдом.

Задержка, которая наблюдалась между излучением инфракрасного света и наблюдением обломков, пересекающих звезду, предполагает, что Столкновение произошло довольно далеко от звезды – дальше, чем Земля от Солнца.

Такая система, в которой есть ледяные гиганты вдали от звезды, больше похожа на нашу Солнечную систему, чем на нашу Солнечную систему. ко многим плотно упакованным планетным системам, которые астрономы часто наблюдают вокруг других звезд.

Самый захватывающий аспект в этом заключается в том, что мы можем продолжать наблюдать за развитием системы в течение многих десятилетий и проверять свои выводы. Будущие наблюдения с использованием таких телескопов, как JWST НАСА, позволят определить размеры и состав частиц в облаке обломков, определить химический состав верхних слоев тела после удара и проследить, как эта горячая масса обломков остывает. Мы можем даже увидеть появление новых лун.

Эти наблюдения могут послужить основой для наших теорий, помогая нам понять, как гигантские удары формируют планетные системы. До сих пор единственными примерами, которые мы имели, были эхо столкновений в нашей Солнечной системе. Теперь мы сможем наблюдать за рождением новой планеты в реальном времени.

Саймон Лок, научный сотрудник NERC, Школа наук о Земле, Бристольский университет; Мэтью Кенворти, доцент кафедры астрономии Лейденского университета, и Зои Лейнхардт, доцент факультета физики Бристольского университета

Эта статья перепечатана из The Conversation по лицензии Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.