Odległa gwiazda wpadła w „szaleństwo”. Tak astronomowie odkryli potężne zderzenie planet

Po raz pierwszy udało się niemal „na żywo” śledzić narodziny nowego porządku w odległym układzie planetarnym. Katastrofalne zderzenie dwóch planet miało miejsce w układzie Gaia20ehk, oddalonym o około 11 000 lat świetlnych od Ziemi. To monumentalne wydarzenie rzuca nowe światło na procesy formowania się ciał niebieskich. Może stanowić współczesny odpowiednik kolizji, która miliardy lat temu doprowadziła do powstania układu Ziemia-Księżyc.

Jak odkryto wielkie zderzenie?

Odkrycie jest owocem wielu lat pracy międzynarodowych zespołów badawczych i wykorzystania najbardziej zaawansowanych narzędzi obserwacyjnych. W badaniu wykorzystano dane pochodzące z: satelity Gaia, misji NASA SPHEREx oraz teleskopu WISE.

System planetarny Gaia20ehk, czasem oznaczany w literaturze naukowej też jako Gaia-GIC-1, jest położony w gwiazdozbiorze Rufy, obserwowalnym na niebie na półkuli południowej. W 2021 roku zaczął się bardzo dziwnie zachowywać. Astronomowie określili to jako nagłe „szaleństwo” gwiazdy, która do tej pory wydawała się całkowicie stabilna. Pierwszymi sygnałami ostrzegawczymi były trzy wyraźne spadki jasności w zakresie światła widzialnego, trwające średnio 200 dni. Sugerowało to cykliczne pojawianie się gęstego materiału przesłaniającego tarczę gwiazdy.

Jednocześnie zaobserwowano gwałtowne pojaśnienie obiektu w widmie podczerwonym. Czyli podczas gdy gwiazda optycznie ciemniała, emitowała duże ilości ciepła. To musiał być rozgrzany pył i odłamki skalne, wyrzucone w przestrzeń kosmiczną w wyniku uderzenia. Temperatura tego świeżo powstałego „gruzu” wynosiła około 900 Kelwinów (około 630 st. Celsjusza).

Skala kosmicznej katastrofy

Według danych ze spektrometrów, Gaia20ehk to młoda gwiazda typu F, nieco masywniejsza i gorętsza od naszego Słońca. Na podstawie okresów spadków jasności astronomowie precyzyjnie wyliczyli, że kolizja miała miejsce w odległości około 1,1 jednostki astronomicznej (AU) od centrum układu.

To dystans niemal identyczny z odległością Ziemi od Słońca. A zatem to zderzenie jest idealnym „laboratorium” do testowania najmocniejszej teorii o powstaniu Księżyca. A mówi ona, że miliardy lat temu ciało niebieskie wielkości Marsa uderzyło w proto-Ziemię.

Szacunkowa masa pyłu wyrzuconego w układzie Gaia20ehk wynosi co najmniej 4 × 10²⁰ kg, co odpowiada wielkości małego, lodowego księżyca. Jednak masa samych zderzających się ciał musiała być znacznie większa.

Nieregularny charakter zmian jasności po 2021 roku oraz asymetryczne profile krzywej blasku gwiazdy, sugerują że chmura pyłu i szczątków dynamicznie rozciąga się na orbicie eliptycznej. Obserwacje spektroskopowe teleskopów SOAR i SALT sugerują, że centralna gwiazda została mocno zasłonięta przez chmurę pyłu.

Wielkie zderzenia a życie w kosmosie

Odkrycie to ma fundamentalne znaczenie dla astrobiologii: pomaga odpowiedzieć na pytanie, jak często w kosmosie dochodzi do gigantycznych zderzeń. Są one uważane za powszechny etap ewolucji planet skalistych w młodych systemach, jednak ich obserwacje były dotąd niezwykle rzadkie.

Badanie takich zjawisk pozwala lepiej zrozumieć procesy powstawania księżyców. A to właśnie księżyce stabilizują osie obrotu planet, powodują pływy w oceanach i zwiększają ogólną przyjazność planety dla życia.

Teraz naukowcy zamierzają wykorzystać Obserwatorium im. Very C. Rubin, które dzięki potężnemu teleskopowi Simonyi Survey Telescope może odkryć nawet 100 podobnych kolizji w ciągu 10 lat. Układowi Gaia20ehk będzie się bacznie przyglądać także Kosmiczny Teleskopu Jamesa Webba (JWST), co pozwoli na precyzyjne określenie składu chemicznego chmury pyłu i gruzu. Po skompletowaniu tych danych dostaniemy jeszcze lepszy i bardziej precyzyjny obraz „wielkiego zderzenia” w układzie Gaia20ehk.

Źródło: The Astrophysical Journal Letters

Nasza autorka

Magdalena Rudzka

Redaktorka i wydawczyni National-Geographic.pl. Wcześniej związana m.in. z National Geographic Traveler i magazynem pokładowym PLL LOT Kaleidoscope. Z wykształcenia humanistka (MISH i SNS PAN), ale to przyroda stanowi jej największą pasję. Szczególnie bliskie są jej ekosystemy słodkowodne, a prawdziwym „konikiem” są ryby. W National-Geographic.pl pisze o swoich przyrodniczych pasjach, nauce i medycynie. Prywatnie ceni sobie podróże po nieoczywistych kierunkach, ze szczególnym sentymentem do Europy Środkowej i Wschodniej.