Используя массив радиотелескопов ALMA, астрономы обнаружили свидетельства произошедшего примерно 200 тысяч лет назад столкновения планет в системе молодой звезды HD 172555, расположенной на расстоянии 95 световых лет от Земли в направлении созвездия Павлин. Полученные данные и выводы ученых представлены в журнале Nature.
«Нам впервые удалось наблюдать разорванную в результате гигантского столкновения атмосферу развивающейся планеты. Считается, что такие события являются обычным явлением для молодых систем, однако в большинстве из них нам пока не удалось найти их отголоски», – рассказывает Таяна Шнайдерман, ведущий автор исследования из Массачусетского технологического института (США).
Формирование протопланет во внутренней и внешней областях Солнечной системы в представлении художника. Credit: Mark Garlick
В молодых планетных системах происходит множество столкновений между небольшими телами, в ходе которых они слипаются, наращивают массу и в результате образуют крупные объекты и планеты. Но наблюдение таких событий сложная задача и астрономам никогда не удавалось запечатлеть их напрямую.
Юная звезда HD 172555 возрастом всего 23 миллиона лет является интригующей целью для ученых из-за состава окружающей ее пыли. Предыдущие исследования показали, что она содержит большое количество необычных минералов в зернах, которые при этом намного мельче, чем ожидается от типичного околозвездного остаточного диска.
«Из-за этих двух факторов система звезды HD 172555 считается очень странной, и мы решили посмотреть, что газ может нам рассказать о истории взаимодействий в ней», – отметила Таяна Шнайдерман.
Несколько антенн массива радиотелескопов ALMA в Чили. Credit: ESO/C. Malin
Астрономы проанализировали архивные данные, полученные из наблюдений звезды HD 172555 на ALMA, в поисках признаков окиси углерода, которая, как правило, светится ярче всего и ее проще найти.
В результате ученые обнаружили, что искомый газ в остаточном диске звезды HD 172555 содержится в большом количестве. Причем наибольшая его концентрация зафиксирована на расстоянии от 6 до 9 астрономических единиц от центра системы. Это удивительно близко, так как окись углерода обычно уязвима для фотодиссоциации – процесса, при котором фотоны разрушают молекулы.
«На близком к звезде расстоянии, как правило, очень мало окиси углерода, поэтому нам пришлось проверить различные сценарии, чтобы объяснить ее большое количество и необычное расположение», – пояснила Таяна Шнайдерман.
Столкновение новорожденной Земли и Тейи (объекта размером с Марс), ставшее причиной формирования Луны. Credit: Dana Berry/SwRI
Серия моделирований позволила исключить множество различных объяснений от загрязнения кометами до оставшегося от образования звезды вещества, и остановиться на самом правдоподобном – газ является маркером гигантского столкновения. Только такое событие может объяснить все особенности в данных.
По оценкам астрономов, газ был выброшен в пространство в результате столкновения формирующейся планеты размером с Землю с немного более мелким объектом, произошедшего на скорости 10 километров в секунду не менее 200 тысяч лет назад – достаточно недавно, чтобы звезда не успела полностью уничтожить сорванную ударом часть атмосферы.