Молодые планетные системы обычно испытывают сильные потрясения в процессе развития, поскольку тела протопланет сталкиваются и сливаются, образуя все более крупные планеты. В нашей солнечной системе Земля и Луна считаются продуктами одного из таких ударов. Астрономы предполагают, что такие столкновения должны быть обычным явлением в ранних системах, но их было трудно наблюдать вокруг других звезд.
Астрономы из Массачусетского технологического института, Национального университета Ирландии в Голуэе, Кембриджского университета и других организаций обнаружили свидетельства мощного удара, произошедшего в соседней звездной системе, всего в 95 световых годах от Земли. Звезде, получившей название HD 172555, около 23 миллионов лет, и ученые подозревали, что в ее пыли есть следы недавнего столкновения.
Команда под руководством Массачусетского технологического института обнаружила еще одно свидетельство мощного удара вокруг звезды. Они определили, что столкновение, вероятно, произошло между планетой земного типа размером примерно с Землю и меньшим по размеру ударником, по крайней мере, 200000 лет назад, на скорости 10 километров в секунду.
Что особенно важно, они обнаружили газ, указывающий на то, что такое высокоскоростное столкновение, вероятно, унесло часть атмосферы большей планеты — драматическое событие, которое могло бы объяснить наблюдаемые газ и пыль вокруг звезды. Результаты, опубликованные в Nature, представляют собой первое открытие такого рода.
Звезда HD 172555 была объектом пристального внимания среди астрономов из-за необычного состава ее пыли. Наблюдения последних лет показали, что звездная пыль содержит большое количество необычных минералов в зернах, которые намного мельче, чем астрономы ожидали бы от типичного диска звездного мусора.
Исследовательская группа задалась вопросом, что газ может рассказать об истории воздействия системы. Они обратились к данным, полученным ALMA , Большой миллиметровой антенной решеткой Атакамы в Чили, которая включает 66 радиотелескопов, расстояние между которыми можно регулировать для увеличения или уменьшения разрешения их изображений. Команда просмотрела данные из публичного архива ALMA в поисках признаков окиси углерода вокруг близлежащих звезд.
С помощью тщательного повторного анализа команда смогла обнаружить окись углерода вокруг звезды. Когда они измерили его количество, они обнаружили, что газ составлял 20 процентов от оксида углерода, обнаруженного в атмосфере Венеры. Они также заметили, что газ вращается в больших количествах, на удивление близко к звезде, примерно на 10 астрономических единиц, или в 10 раз больше расстояния между Землей и Солнцем.
Это связано с тем, что окись углерода обычно уязвима для фотодиссоциации — процесса, при котором фотоны звезды распадаются и разрушают молекулу. На близком расстоянии, как правило, очень мало окиси углерода так близко к звезде. Итак, группа проверила различные сценарии, чтобы объяснить обильное и близкое расположение газа.
Они быстро исключили сценарий, в котором газ образовался из обломков недавно сформированной звезды, а также сценарий, в котором газ был образован близлежащим поясом ледяных астероидов. Они также рассмотрели сценарий, в котором газ был испущен множеством ледяных комет, проносившихся из далекого пояса астероидов, похожего на наш собственный пояс Койпера. Но данные тоже не совсем подходили для этого сценария. Последний сценарий, который рассматривала команда, заключался в том, что газ был остатком гигантского удара.
По оценкам команды, газ был выпущен в результате гигантского удара, произошедшего не менее 200000 лет назад — достаточно недавно, чтобы звезда не успела полностью уничтожить газ. Судя по содержанию газа, удар был, вероятно, массивным, с участием двух протопланет, вероятно, сопоставимых по размеру с Землей. Удар был настолько сильным, что, вероятно, оторвался от части атмосферы одной планеты в виде газа, который команда наблюдала сегодня.
