Сблъсък на гигантски екзопланети оставя облак от отломки и нов обект с размер на планета

Две планети с размер на Нептун около отдалечена звезда може да са се ударили една в друга в инфрачервено сияние

Ваня Милева Последна промяна на 13 октомври 2023 в 00:00 6163 0

Облак от отломки от две сблъскващи се ледени планети затъмнява светлината на родителската звезда

Кредит Mark Garlick

Илюстрация на художник на облак с форма на поничка, образуван след сблъсъка на две планети ледени гиганти. Облакът свети в тъмночервено от топлината на сблъсъка. Астероид и по-малки отломки от сблъсъка са пред облака с форма на поничка. Родителската звезда, ASASSN-21qj, е вляво от далечния облак.

Случайна публикация в социалните медии от астроном аматьор предизвика откриването на експлозивен сблъсък между две гигантски планети, които се удрят една в друга в далечна космическа система на 1800 светлинни години от планетата Земя.

Проучването, публикувано наскоро в Nature, съобщава за наблюдение на две ледени гигантски екзопланети, които се сблъскват около подобна на слънце звезда, създавайки ярък блясък и струи прах. Нейните открития показват яркото топлинно сияние и произтичащия от това облак прах, който се движи пред родителската звезда, затъмнявайки я с течение на времето.

За първи път астрономи виждат топлинното сияние от сблъсъка на две ледени гигантски планети и облака прах, създаден от сблъсъка, преминал пред родителската звезда няколко години по-късно.

Тази фигура от изследването показва някои от кривите на светлината (отгоре) и скоростите от сблъсъка и последиците от него, събрани от различни телескопи. В горния панел наблюденията с по-къса дължина на вълната показват по-големи дълбочини на затъмнението, което показва, че отломките, преминаващи през звездата, са доминирани от зърна с размер под микрон. Кредит: Kenworthy and Lock et al. 2023 г.

Подобната на Слънцето звезда се нарича ASASSN-21qj. Наречена е на мрежата от телескопи, които първи откриват потъмняването на звездата при видими дължини на вълните. Звездата е интензивно изследвана от мрежа от любители и професионални астрономи, които наблюдават нейните промени в яркостта. Случайна публикация на изследовател в социалните медии доведе до откритието, че яркостта на галактиката се е удвоила в инфрачервена светлина около три години преди звездата да започне да затъмнява във видимата светлина. Това наблюдава американската мисия NEOWISE.‎

"Честно казано, това беше пълна изненада за мен", разказва първият автор, астрономът от Университета в Лайден, Матю Кенуърти (Matthew Kenworthy). "След като споделихме светлинната крива на тази звезда с други астрономи в рамките на проучването ASASSN, започнах да я проследявам с мрежа от телескопи и наблюдатели. Изневиделица астроном в социалните медии ми посочи, че звездата е избледняла в инфрачервения лъч повече от хиляда дни, преди да избледнее оптически."

След като събират всички светлинни криви и данни от наблюдения, които могат, изследователите са озадачени: каква е причината? За да разберат какво виждат, използват симулации.

В началото не бе ясно дали първоначалното изсветляване и последващото затъмняване са  свързани събития. 

Но след симулации и проучване, изследователите се спират на сблъсък между две масивни планети, на няколко AU (1 AU = разстоянието от Земята до Слънцето) от звездата. Всяка планета има приблизително 25 земни маси, а скоростта на сблъсъка е 45,77 км/сек. Но сблъсъкът е създал не само отломки.

Тази скица от изследването показва как горещ остатък и облак от отломки са се образували след сблъсъка. Това обяснява както първоначалното инфрачервено изсветляване от горещия обект след сблъсъка, така и последващото затъмняване от облака от отломки. Кредит: Kenworthy and Lock et al. 2023 г.

Най-вероятното обяснение е, че две гигантски ледени планети са се сблъскали, произвеждайки инфрачервеното сияние, уловено от мисията NEOWISE. Сблъсъкът също е произвел новообразуван обект, наречен синестия, маса от гореща изпарена скала с форма на поничка, която се върти бързо. Интензивният инфрачервен лъч идва от топлината на синестията.

Това е илюстрация на художник на синестия, въртяща се маса от изпарена скала в резултат на сблъсък между две планети. Кредит: Baperookamo, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=94053725 

Впрочем има хипотеза, че и нашата Луната при създаването си е преминала през етап на гигантска "поничка" - синестия - след сблъсък на Земята с протопланета.

Структурата на планета, планета с диск и синестия с една и съща маса.  Кредит: Simon Lock and Sarah Stewart

Така че сблъсъкът създава две неща: масивен облак от отломки и нов обект с размер на планета. А обектите, които са се сблъскали, са и двете планети ледени гиганти, много по-големи от Земята.

Полученият разширяващ се облак от отломки се премества пред звездата около три години по-късно, предизвиквайки изслетляването на звездата във видимия диапазон на светлината.

Видео: Анимация на планетарен сблъсък в ASASSN-21qj. Какво се случва, когато две планети се сблъскат? Астрономите събраха уникални данни, изобразяващи сблъсъка и последиците от две планети с размерите на Нептун. Когато тези гигантски ледени планети се сблъскват, те оставят след себе си гореща, нестабилна топка от газ, прах и камъни с още по-горещо ядро. След стотици години тя ще изтънее по своята орбита. Ядрото може да расте и могат да се образуват луни от отломките. Кредит: Alice Hopkinson/Las Cumbres Observatory

Планетарен сблъсък

"Температурата и размерът на светещия материал, както и продължителността на светенето, съответстват на сблъсъка на два ледени гиганта. Ние извеждаме това от нашите изчисления и компютърни модели", обяснява съавторът Саймън Лок (Simon Lock) от Университета на Бристол, Великобритания.

"Новото е, че смятаме, че това е за първият път, когато виждаме сиянието на небесното тяло, създадено от планетарния сблъсък", допълва съавторът Грант Кенеди (Grant Kennedy) от ‎‎Университета на Уоруик, Великобритания.

"Това е наистина фантастична възможност да се научи повече за вътрешността на гигантските планети", коментира Людмила Кароне (Ludmila Carone) от Института за Weltraumforschung на Австрийската академия на науките в Грац.

Тази фигура от проучването показва симулация на това как може да се образува тяло след сблъсък. Две планети с приблизително 25 земни маси се сблъскват и образуват нов обект, наречен синестия с напречно сечение с размер стотици пъти радиуса на Земята, достатъчно голям, за да произведе наблюдаваните инфрачервени вълни. Първичният остатък има маса от почти 50 земни маси. Кредит: Kenworthy and Lock et al. 2023 г.

Обикновено гигантските планети крият тежките си елементи под дебели слоеве водород и хелий. Но този сблъсък изхвърли или извлече материал от вътрешността на външните области на обекта, създаден от сливането на двете планети.

"Вече можем да заключим, че са били освободени много водни пари, които са помогнали за охлаждане на тялото до 1000 К след удара", добавя Кароне.

Видео: Симулация на сблъсък между два ледени гиганта. Частиците се виждат в горната половина. Долната половина показва плътността в напречно сечение на средната равнина на сблъсъка. Мащабната лента се скъсява по време на симулацията, за да продължи проследяването на разширяващото се тяло и отломките след удара. (c) Alice Hopkinson/Las Cumbres Observatory

През следващите години облакът прах от остатъка от сблъсъка ще се разпръсне. Разсеяната светлина от този облак може да бъде открита с наземни телескопи и с космическия телескоп "Джеймс Уеб". Облакът от материал, заобикалящ остатъка, може да се кондензира в поредица от луни около новата планета.

"Ще наблюдаваме внимателно тази система, за да видим какво ще се случи след това", коментира Кенуърти.

Справка: Kenworthy, M., Lock, S., Kennedy, G. et al. A planetary collision afterglow and transit of the resultant debris cloud. Nature 622, 251–254 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06573-9

Източник: Astronomers See the Afterglow Where Two Ice Giant Planets Collided, Universe Today

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !