Az esemény segíthet megértenünk a Naprendszer korai történetét.
A csillagászok szerint hatalmas ütközések játszottak szerepet a Naprendszer formálódásában, kezdve a Hold létrejöttétől az Uránusz forgástengelyének megdőlésén át a Szaturnusz gyűrűrendszerének kialakulásáig. Sajnos nem tekerhetjük vissza az időt, hogy ezt az elméletet ellenőrizzük. De ha más fiatal csillagrendszerekben látjuk ugyanezt megtörténni, az betekintést nyújthat a Naprendszer viharos múltjába is.
„Az az érdekes, hogy láthatjuk, miközben megtörténik.” – mondja Anastasios Tzanidakis (University of Washington), a kutatást vezető doktori hallgató.
Amikor a fény szétszóródik
Tzanidakis akkor vette észre a Gaia-GIC-1 jelű, Naphoz hasonló csillag szokatlan halványodását, amikor különleges csillagok keresésével foglalkozott. Az Európai Űrügynökség Gaia űrobszervatóriuma észlelte a csillag fényének változásait, miközben a Tejútrendszer több mint 2 milliárd csillagáról gyűjtött adatokat.
Amikor azonban a csillagászok infravörös tartományban vizsgálták a Gaia-GIC-1-et, nem tapasztalták a halványodást, sőt, a csillag infravörösben fényesebben ragyogott a vártnál.
A kutatók rájöttek, hogy a megfigyelt eredményeket egy bolygóütközés idézheti elő. Az ütközés során keletkező por eltakarta a csillagot, ezért halványodott el a Gaia-GIC-1 látható hullámhossztartományban, ugyanakkor a por hőt bocsát ki, ezért láthatjuk, hogy az infravörös sugárzás szintje határozottan megemelkedett.
A megfigyelt értékekhez a törmelékfelhőnek hatalmas, 16 millió kilométeres átmérőjűnek kell lennie, ami a Nap és a Merkúr távolságának körülbelül egyharmada. Az ütközésnek 900 Kelvinre kellett melegítenie a poros gázt.
Mivel a porfelhő tömege akkora, mint egy kisebb jeges holdé, például a Szaturnusz Enceladusáé, az ütközés elég nagy lehetett ahhoz, hogy egy új holdat vagy bolygót eredményezzen. Elképzelhető, hogy hasonló ütközésnek lehettünk a tanúi, mint ami a Föld és egy Mars méretű égitest, a Theia között következett be. Ez az ősi ütközés ragacsos masszává változtatta mindkét világot, amelyekből aztán létrejött a ma ismert Föld és a Hold.
A Gaia megfigyelései kimutatták, hogy a csillag látható tartományban nagyjából 380 naponként halványodik el, ami arra utal, hogy a porfelhő a csillag körül nagyjából olyan távolságra keringhet, mint a Föld és Nap körül.
Tzanidakis szerint ahogy telt az idő, a porfelhő egyre nagyobbra nőtt. Ez magyarázza, hogy az infravörös sugárzás akkor lett erősebb, amikor a csillag látható tartományban halványodott, ugyanis el kellett telnie némi időnek ahhoz, hogy a por felmelegedjen és a felhő kitáguljon. A tágulás miatt a porfelhő a pályája mentén megnyúlt, ezért miután infravörös sugárzást kezdett kibocsátani, látható hullámhossztartományban szabálytalanul villogni kezdett, ahogy a táguló por kezdte betakarni a csillagot.
Annak ellenére, hogy a kutatók szerint a hasonló ütközések nagy szerepet játszottak a Naprendszer történetében, más rendszerekben ezidáig csupán néhányat sikerült megfigyelni. Ez azért lehet, mert a csillagászok eddig nem tudták, mit keressenek.
„Az az igazán remek, hogy az ilyen módszerek valójában teljesen új módot nyitnak a bolygóütközések vizsgálatára, és ez nagyon izgalmas.” – mondja Tzanidakis. Korábbi kutatások néhány fiatal csillag körül infravörös sugárzást észleltek, ami poros törmelékkorongok jelenlétére utal. A csillagászok szerint az aszteroidák és a bolygók ütközései a korongok legalább egy részében visszapótolják a port. A csillagok gyors halványodásának és az infravörös sugárzás csúcsainak vizsgálatával a kutatók drámai változásokat fedezhetnek fel ezekben a korongokban.
Az itt vizsgált rendszer nem az első, amelyben kataklizmikus ütközés bizonyítékára bukkantak. 2023-ban egy kutatócsoport Matthew Kenworthy (Leiden Observatory) vezetésével egy hasonló jelre lett figyelmes, ami szerintük két jégóriástól származik. „Egyre több apró bizonyíték gyűlik össze arra vonatkozóan, hogy az ütközések a legkülönbözőbb léptékekben megtörténhetnek.” – mondja Kenworthy, aki a Gaia-GIC-1 vizsgálatában nem vett részt. „Nagyon kíváncsi vagyok, mit találunk még, ha mélyebbre ásunk.”
Bolygóütközések egész populációja
Kenworthy felidézett egy régi csillagász viccet: „Ha egy dolgot találsz, az szokatlan, de ha kettőt, akkor az egy populáció.” Kenworthy és Tzanidakis felfedezése újabb ütközések felkutatására ad lehetőséget, amelyek által a csillagászok megtudhatják, mennyiben és milyen gyakran segítenek a hatalmas ütközések a bolygóformálódásban.
A kutatók remélik, hogy még több törmelékkorongot figyelhetnek meg a James Webb-űrtávcsővel a hosszabb infravörös hullámhosszakon, így megtudhatják, mennyi por van a korongokban, mennyire meleg ez a por, és pontosan milyen összetételű. Több információ birtokában „munkatársainkhoz, az elméleti csillagászokhoz fordulhatunk, akik szimulációkat futtathatnak le, és összerakhatják a dolgokat.” – mondja Tzanidakis.
Ha több ütközést fedeznek még fel, az is segíthet. A Vera C. Rubin Obszervatórium a következő tíz évben több milliárd csillagot fog megfigyelni, ami segíthet a csillagászoknak a folyamatban lévő bolygóütközések felkutatásában, és alapot szolgáltathat a további infravörös vizsgálatok számára. „Az garantált, hogy még több ilyen rendszer létezik odakint.” – mondja Tzanidakis.
Forrás: https://skyandtelescope.org/astronomy-news/planets-collide-around-young-sun-like-star/
A felfedezésről beszámoló szakcikk: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ae3ddc#artAbst
Szerző: Ujhelyi Borbála, Kutatási asszisztens
CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézet