Астрономи вперше побачили випромінювання від зіткнення двох планет

Загадкове падіння яскравості зірки і допомога астрономів-аматорів навели вчених на незвичайне відкриття, яке допоможе розібратися в еволюції планет молодих систем.

Учені припускають, що формування планет часто супроводжується зіткненнями між ними. Але поки немає твердих доказів, підкріплених даними спостережень. Щоб більше дізнатися про цей етап еволюції зоряних систем, вчені відстежують яскравість молодих зірок. Швидкі зміни можуть означати, що хмара уламків і пилу від такої події затулила зірку і нагрілася.

Кілька років тому астроном Метью Кенворті (Matthew Kenworthy) з Лейденської обсерваторії в Нідерландах опублікував у соцмережах пост про об’єкт ASASSN-21qj – схожу на Сонце зірку, що розташована за 1800 світлових років від Землі. Наприкінці 2021 року вона привернула увагу вченого несподіваним падінням яскравості.

Повідомлення Кенворті побачив астроном-любитель Арту Сайніо (Arttu Sainio), волонтер NASA. Зацікавившись, він знайшов цю зірку в даних спостережень інфрачервоного телескопа WISE. Виявилося, за 900 днів до затемнення, поміченого Кенворті, у цій самій точці неба спостерігалося рівномірне зростання яскравості в інфрачервоному діапазоні: там щось нагрілося і деякий час підтримувало це тепло.

Проаналізувавши цю подію, група Кенворті дійшла висновку, що джерелом тепла став залишок зіткнення двох планет розміром із Нептун. Кілька років тому такі хмари розплавлених порід від планет, що зіткнулися, дослідники запропонували називати синестіями.

Схематичне зображення гіпотетичного зіткнення планет біля зірки ASASSN-21qj (зліва). Подія відбулася в точці t=0, потім хмара уламків розширювалася, речовина в її центрі нагрівалася, а по краях охолоджувалася. На позначці t~1000 днів хмара перекрила світло зірки / © Kenworthy, M. et al. Nature 622, 251-254 (2023)

Судячи з даних, центр хмари підтримував температуру вище 700 °C протягом трьох років. Приблизно через два з половиною роки після зіткнення об’єкт зі світловим центром почав затуляти зірку, і астрономи вловили зниження її яскравості. “Затемнення” тривало близько 500 днів.

“Уперше ми побачили залишкове випромінювання від такої події. Раніше ми бачили уламки і диски, але ніколи не бачили випромінювання отриманого тіла”, – пояснив співавтор статті Саймон Лок (Simon Lock), астроном із Брістольського університету (Велика Британія).

Комп’ютерна модель зіткнення двох суперземель, або міні-нептунів / © Kenworthy, M. et al. Nature 622, 251-254 (2023)

За його словами, судячи з температури, розміру області, що світиться, і тривалості випромінювання, зіткнулися два крижані гіганти. І водяна пара, що звільнилася, допомогла прискорити охолодження сформованого тіла. Згодом на цьому місці сформується нова планета.

Результати нового дослідження опубліковано в журналі Nature. Автори планують продовжити спостереження за об’єктом, щоб підтвердити свої висновки. За розрахунками, приблизно через п’ять-десять років хмара зміститься і опиниться “збоку” від зірки, тоді вчені зможуть побачити відбите від неї випромінювання світила. А телескоп Джеймса Вебба, можливо, зможе засікти інфрачервоне випромінювання нової планети.