Крупные столкновения между каменными телами сформировали нашу солнечную систему. Наблюдения подобной аварии дают представление о том, насколько часто эти события происходят вокруг других звезд.

Большинство скалистых планет и спутников в нашей солнечной системе, включая Землю и Луну, были сформированы массивными столкновениями в начале истории Солнечной системы. Сталкиваясь вместе, скалистые тела могут накапливать больше материала, увеличиваясь в размерах, или они могут распадаться на несколько меньших тел.

Астрономы, использующие ныне вышедший на пенсию космический телескоп НАСА «Спитцер», в прошлом находили доказательства этих типов столкновений вокруг молодых звезд, где формируются скалистые планеты. Но эти наблюдения не предоставили много подробностей о столкновениях, таких как размер вовлеченных объектов.

В новом исследовании в Astrophysical Journal группа астрономов во главе с Кейт Су из Университета Аризоны сообщает о первых наблюдениях облака мусора от одного из этих столкновений, когда оно проходило перед своей звездой и ненадолго блокировало свет. Астрономы называют это транзитом. В сочетании со знаниями о размере и яркости звезды наблюдения позволили исследователям напрямую определить размер облака вскоре после удара, оценить размер объектов, которые столкнулись, и наблюдать скорость, с которой облако рассеялось.

«Нет никакой замены тому, чтобы быть очевидцем события», — сказал Джордж Рике, также из Университета Аризоны и соавтор нового исследования. «Все случаи, о которых сообщалось ранее от Спитцера, были нерешенными, и только теоретические гипотезы о том, как могло выглядеть фактическое событие и облако мусора».

Начиная с 2015 года команда во главе с Су начала проводить регулярные наблюдения за звездой HD 166191 возрастом 10 миллионов лет. Примерно в это раннее время жизни звезды пыль, оставшаяся от ее образования, слиплась вместе, образуя скалистые тела, называемые планетезималями – семенами будущих планет. Как только газ, который ранее заполнял пространство между этими объектами, рассеялся, катастрофические столкновения между ними становятся обычным явлением.

Ожидая, что они могут увидеть доказательства одного из этих столкновений вокруг HD 166191, команда использовала Spitzer для проведения более 100 наблюдений системы в период с 2015 по 2019 год. В то время как планетезимали слишком малы и далеки, чтобы их можно было видеть с помощью телескопа, их столкновения производят большое количество пыли. Спитцер обнаружил инфракрасный свет. Инфракрасное излучение идеально подходит для обнаружения пыли, включая мусор, созданный столкновениями протопланет.

В середине 2018 года космический телескоп увидел, что система HD 166191 стала значительно ярче, что говорит об увеличении производства космического мусора. За это время Спитцер также обнаружил облако мусора, блокирующее звезду. Объединив наблюдения Спитцера за транзитом с наблюдениями телескопов на земле, команда смогла определить размер и форму облака мусора.

Их работа предполагает, что облако было сильно вытянутым, с минимальной расчетной площадью, в три раза превышающей площадь звезды. Однако количество инфракрасного света, которое видел Спитцер, предполагает, что только небольшая часть облака прошла перед звездой и что обломки этого события покрывали площадь в сотни раз большую, чем у звезды.

Чтобы создать такое большое облако, объекты в основном столкновении должны были быть размером с карликовые планеты, такие как Веста в нашей солнечной системе – объект шириной 530 километров, расположенный в главном поясе астероидов между Марсом и Юпитером. Первоначальное столкновение генерировало достаточно энергии и тепла, чтобы испарить часть материала. Это также вызвало цепную реакцию ударов между фрагментами первого столкновения и другими небольшими телами в системе, что, вероятно, создало значительное количество пыли, которую увидел Спитцер.

В течение следующих нескольких месяцев большое облако пыли увеличилось в размерах и стало более прозрачным, что указывает на то, что пыль и другие обломки быстро рассеиваются по всей молодой звездной системе. К 2019 году облако, которое прошло перед звездой, больше не было видно, но система содержала в два раза больше пыли, чем до того, как Спитцер заметил облако. Эта информация, по мнению авторов статьи, может помочь ученым проверить теории о том, как формируются и растут планеты земной группы.

«Глядя на пыльные диски мусора вокруг молодых звезд, мы можем, по сути, оглянуться назад во времени и увидеть процессы, которые, возможно, сформировали нашу собственную солнечную систему», — сказал Су. «Узнав о результатах столкновений в этих системах, мы также можем получить лучшее представление о том, как часто скалистые планеты формируются вокруг нас.другие звезды».