Астрономи підтвердили зіткнення двох екзопланет 200 тисяч років тому

Наземний радіотелескоп ALMA знайшов докази того, що в молодій зірковій системі HD 172555 близько 200 тисяч років тому зіткнулися дві екзопланети земного типу. Це призвело до утворення уламків і пилу, крім того, в однієї з екзопланет могла бути зірвана атмосфера, що збагатила навколозвірне середовище чадним газом. Стаття опублікована в журналі.

Моделі формування планет земної групи пророкують, що на заключних стадіях процесу, що тривають десятки мільйонів років після розпаду протопланетного диска, часто відбуваються зіткнення планет один з одним. Передбачається, що саме завдяки таким катаклізмам планети, подібні до молодої Землі, виростають до своїх кінцевих розмірів, зокрема ударна теорія розглядається в якості однієї з основних версій утворення Землі і Місяця. При цьому передбачається, що в результаті зіткнень буде утворюватися безліч уламків і на даний момент найбільш переконливим випадком їх спостережень є система зірки А-типу HD 172555, розташована на відстані 95 світлових років від Сонця.

Вік системи становить 23 мільйони років, більш ранні спостереження за нею виявили великі кількості теплого пилу з незвично крутим розподілом за розмірами, зокрема надлишком пилів субмікрометрових розмірів, і нетиповим складом, який включає в себе тектити, обсидіан і монооксид кремнію. Все це на думку вчених можна пояснити потужним зіткненням двох великих об'єктів або масивним поясом астероїдів.

Група астрономів на чолі з Тайаною Шнайдерман (Tajana Schneiderman) з Массачусетського технологічного інституту опублікувала результати аналізу даних спостережень за HD 172555 за допомогою наземної системи радіотелескопів ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), щоб дізнатися більше про властивості.

Випромінювання пилу і газу спостерігається в межах 15 астрономічних одиниць від зірки, при цьому область, де реєструється випромінювання чадного газу (СО) представляє кільце, радіусом близько 7,5 астрономічних одиниць і шириною близько 3,3 астрономічних одиниць. Маса СО оцінена в (1,4  0,3) ^10-5 мас Сонця за умови, що температура газу становить 169 кельвін.

Чадний газ в навколозвїзному середовищі буде піддаватися фотодисоціації під дією ультрафіолетового випромінювання, тому виявлення цього легколетючого газу в області, що відповідає за тепловими умовами Головному поясу астероїдів в Сонячній системі має пояснюватися генерації або поповнення запасів CO в системі. Таких механізмів може бути чотири:залишки газу і пилу від початкового протопланетного диска, зіткнення тіл всередині поясу астероїдів, транспорт СО із зовнішніх областей системи, подібних Поясу Койпера, всередину неї або подія гігантського зіткнення тіл розміром з планету.

Вчені дійшли висновку, що найбільш переконливий сценарій гігантського зіткнення двох планет, порівнянних за розміром із Землею і загальною масою вісім мас Землі, яке відбулося щонайменше 200 тисяч років тому. При цьому, під час зіткнення біля однієї з планет могло бути зірвано до 60 відсотків газової оболонки, що містить CO₂, який в подальшому був перетворений в CO. Для більш легких атмосфер, в яких переважає молекулярний водень, або для більш (менш) масивних планет відсоток віддаленої газової оболонки може змінюватися залежно від вмісту CO та/або CO₂.

Раніше ми розповідали про те, як астрономи вперше побачили пиловий диск навколо протопланети і як метеорит з Сахари виявився фрагментом кори протопланети.