Послесвечение обнаружено после столкновения экзопланет
Послесвечение массивного столкновения двух планет-гигантов, возможно, было обнаружено впервые. Обломки столкновения могли 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, наблюдавшие за ничем не примечательной звездой, похожей на Солнце, увидели, что она начала мерцать. В течение нескольких месяцев видимый свет (свет, который мы можем видеть глазами) этой звезды продолжал меняться. Временами он почти исчезал, 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 наблюдало затемнение звезды.
Видеть, как звезды тускнеют, не редкость. Обычно это связывают с прохождением материала между звездой и Землей. ASASSN-21qj мог бы быть 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 того, как свет звезды стал исчезать, излучение инфракрасного света, исходящее от ее местоположения, выросло примерно на 4%. Инфракрасный свет наиболее сильно излучается объектами при относительно высоких температурах в несколько сотен градусов Цельсия. Возникает вопрос: связаны ли эти два наблюдения, и если да, то что, черт возьми, происходит вокруг ASASSN-21qj? Публикуя наши результаты в журнале Nature, мы предполагаем, что обе серии наблюдений могут быть объяснены катастрофическим столкновением двух планет. Считается, что гигантские удары, известные как такие столкновения, являются обычным явлением на заключительных стадиях формирования планет. Они определяют окончательные размеры, состав и тепловое состояние планет и формируют орбиты объектов в этих планетных системах.
Считается, что в нашей Солнечной системе гигантские удары ответственны за странный наклон Урана, высокую плотность Меркурия и существование Луны Земли. 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 было бы испущено звездой. Материал сталкивающихся тел был бы перегрет и расплавлен, испарился или и то, и другое. В результате удара образовалась бы горячая светящаяся масса материала, в сотни раз превышающая размеры первоначальных планет. Инфракрасное свечение ASASSN-21qj наблюдалось космическим телескопом НАСА WISE. WISE смотрит на звезду только каждые 300 дней или около того и, вероятно, пропустил первую вспышку света от удара.
Однако расширенному планетарному телу, образовавшемуся в результате удара, потребуются долгое время, 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, излучаемый им свет все еще мог достигать нескольких процентов от излучения звезды. Такое тело могло бы вызвать то инфракрасное свечение, 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 Землей, блокируя часть видимого света звезды и вызывая беспорядочное затемнение. Если наша интерпретация событий верна, изучение этой звездной системы может 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 излучать наблюдаемое количество энергии, тело после удара должно было быть во много сотен раз больше Земли. Чтобы создать такое большое тело, каждая из столкнувшихся планет должна была иметь массу в несколько раз больше Земли — возможно, такую же большую, как планеты-ледяные гиганты Уран и Нептун. Во-вторых, мы оцениваем температуру тела после удара примерно в 700°C. Поскольку температура была такой низкой, сталкивающиеся тела не могли быть полностью состоящими из камня и металла. Внешние области хотя бы одной из планет должны были содержать элементы с низкой температурой кипения, например, в воде. Поэтому мы думаем, что стали свидетелями столкновения двух подобных Нептуну миров, богатых льдом. Задержка, которая наблюдалась между излучением инфракрасного света и наблюдением за обломками, пересекающими звезду, позволяет предположить, что столкновение произошло довольно далеко от звезды — дальше, чем Земля находится от Солнца. Такая система, в которой вдали от звезды находятся ледяные гиганты, больше похожа на нашу Солнечную систему, чем на многие из плотно упакованных планетных систем, которые астрономы часто наблюдают вокруг других звезд.
Самым интересным аспектом этого является то, что мы можем продолжать наблюдать за развитием системы в течение многих десятилетий и проверять наши 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. Возможно, мы даже увидим 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 режиме реального времени.
