Столкновение двух планет лишило одну из них атмосферы
Формирование планетной системы - дело несколько запутанное.
После того, как звезда закончила формирование, кружащийся, кружащийся диск материала, оставшегося от процесса, начинает слипаться, образуя зародыши планет. Однако сложная гравитационная среда не является доброй, и эти тела толкаются и сталкиваются, продолжая расти и мигрировать в своих системах.
Теперь астрономы нашли доказательства именно такого столкновения в молодой системе, находящейся в 95 световых годах от Земли. Согласно их анализу, необычная пыль вокруг молодой звезды HD 172555 возрастом 23 миллиона лет является результатом столь сильного планетарного удара, что она, по крайней мере, частично лишила одно из тел атмосферы.
“Это первый раз, когда мы обнаружили это явление - разорванную протопланетную атмосферу в результате гигантского удара“, - сказала астроном Тайана Шнайдерман из Массачусетского технологического института.
“Все заинтересованы в наблюдении гигантских ударов, потому что мы ожидаем, что они будут обычным явлением, но у нас нет доказательств этого во многих системах. Теперь у нас есть дополнительное понимание этой динамики“.
Процесс формирования планет - сложный процесс, и нам пришлось собрать воедино то, что мы знаем из нашей собственной полностью сформированной системы и других систем в галактике Млечный Путь, которые мы видели на разных этапах развития. Когда звезда образуется из сгустка пыли и газа в молекулярном облаке, образуется огромный диск материала, который попадает в растущую звезду.
Этот диск претерпевает трансформацию, возможно, начавшуюся еще до того, как звезда даже закончила формирование , поскольку точки и фрагменты внутри него начинают сцепляться, сначала электростатически, а затем, по мере того, как тело накапливает массу, гравитационно.
Эти все большие и большие сгустки сталкиваются и сливаются, в конечном итоге набирая массу, достаточную для того, чтобы дифференцированное ядро обосновалось в центре, и, наконец, становясь планетой.
Однако не каждая планета-младенец выживает. Мы думаем, что одна такая планета размером с Марс, которая не попала в Солнечную систему, столкнулась с Землей, например, с образованием Луны.
Астрономы думают, что большинство планет тоже не образуются там, где они в конечном итоге оказываются; вместо этого они формируются в другом месте и перемещаются в свое окончательное положение. Эти движения вызовут дополнительные возмущения, которые могут привести к столкновениям.
Поэтому считается, что эти столкновения - довольно частое явление при формировании планетной системы. В самом деле, кажется, что они играют важную роль в росте планет и в окончательной архитектуре этой системы.
HD 172555 долгое время считалась странной. Пыль, кружащаяся вокруг него, имеет необычный состав и размер частиц: необычное количество кремнезема и твердого монооксида кремния, а также частицы пыли гораздо меньшего размера, чем в среднем.
Ранее это интерпретировалось как результат сверхскоростного удара, поэтому Шнайдерман и ее коллеги решили поближе взглянуть на окись углерода вокруг звезды.
“Когда люди хотят исследовать газ в дисках мусора, окись углерода обычно самая яркая, и поэтому ее легче всего найти“, - сказал Шнайдерман. “Итак, мы снова посмотрели на данные по угарному газу для HD 172555, потому что это была интересная система“.
Они обнаружили, что на орбите звезды на необычно близком расстоянии в 10 астрономических единиц было довольно много окиси углерода. На таком расстоянии газ должен был быть разрушен звездным излучением, что означало, что объяснение было оправдано.
Согласно моделированию команды, лучшим подходом для наблюдений был гигантский удар. Они даже смогли сузить круг вопросов, когда и как это произошло. По крайней мере 200000 лет назад - достаточно недавно, чтобы угарный газ не успел бы разрушиться - каменистую планету размером с Землю ударило меньшее тело со скоростью 10 километров в секунду.
Это столкновение было бы настолько сильным, что унесло бы по крайней мере часть атмосферы каменистой планеты. Это объяснило бы окись углерода и пыль, богатую кремнеземом.
“Из всех сценариев это единственный, который может объяснить все особенности данных“, - сказал Шнайдерман.
“В системах этого возраста мы ожидаем гигантских ударов, и мы ожидаем, что гигантские удары будут действительно довольно частым явлением. Временные рамки работают, возраст работает, а морфологические и композиционные ограничения срабатывают. Единственный правдоподобный процесс, который может произвести окись углерода в этой системе, в этом контексте это гигантское воздействие“.
Результаты дают нам новые инструменты для определения того, когда произошли гигантские столкновения. Если мы обнаружим большое количество окиси углерода там, где его не должно быть вокруг звезды, это может быть признаком того, что во время формирования планетной системы все пошло не так.
Затем мы можем изучить этот газ и другие обломки не только для того, чтобы больше узнать о последствиях таких столкновений, но и для того, чтобы понять, из чего состоят планеты в других системах, что может привести нас к лучшему пониманию того, как планеты рождаются.