Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Når exoplaneter støder sammen

Kunstnerens koncept, der illustrerer en katastrofal kollision mellem to stenede exoplaneter i planetsystemet BD +20 307, forvandler begge dele til støvet affald. Ti år siden, videnskabsmænd spekulerede i, at det varme støv i dette system var et resultat af en planet-til-planet kollision. Nu, SOFIA fandt endnu mere varmt støv, yderligere understøtter, at to stenede exoplaneter kolliderede. Dette hjælper med at opbygge et mere komplet billede af vores eget solsystems historie. En sådan kollision kan ligne den type katastrofale begivenhed, der i sidste ende skabte vores måne. Kredit:NASA/SOFIA/Lynette Cook

Et dramatisk glimt af følgerne af en kollision mellem to exoplaneter giver forskerne et overblik over, hvad der kan ske, når planeter styrter ind i hinanden. En lignende begivenhed i vores eget solsystem kan have dannet månen.

Kendt som BD +20 307, dette dobbeltstjernesystem er mere end 300 lysår fra Jorden med stjerner, der er mindst en milliard år gamle. Alligevel har dette modne system vist tegn på hvirvlende støvet affald, der ikke er koldt, som man kunne forvente omkring stjerner i denne alder. Hellere, affaldet er varmt, hvilket forstærker, at det blev lavet relativt for nylig ved nedslaget fra to kroppe i planetstørrelse.

For et årti siden, observationer af dette system fra jordobservatorier og NASA's Spitzer Space Telescope gav de første hints om denne kollision, da det varme affald først blev fundet. Nu Stratosfærisk Observatorium for Infrarød Astronomi, SOFIA, afslørede, at den infrarøde lysstyrke fra affaldet er steget med mere end 10 procent - et tegn på, at der nu er endnu mere varmt støv.

Udgivet i Astrofysisk tidsskrift , resultaterne understøtter yderligere, at en ekstrem kollision mellem stenede exoplaneter kan have fundet sted relativt for nylig. Kollisioner som disse kan ændre planetsystemer. Det menes, at en kollision mellem et legeme på størrelse med Mars og Jorden for 4,5 milliarder år siden skabte affald, der til sidst dannede månen.

"Det varme støv omkring BD +20 307 giver os et indblik i, hvordan katastrofale påvirkninger mellem stenede exoplaneter kan være, " sagde Maggie Thompson, en kandidatstuderende ved University of California, Santa Cruz, og hovedforfatteren på papiret. "Vi vil gerne vide, hvordan dette system efterfølgende udvikler sig efter den ekstreme påvirkning."

Planeter dannes, når støvpartikler omkring en ung stjerne klæber sammen og vokser sig større med tiden. De resterende affald forbliver, efter at et planetsystem er dannet, ofte i det fjerne, kolde områder som Kuiperbæltet, placeret hinsides Neptun i vores eget solsystem. Astronomer forventer at finde varmt støv omkring unge solsystemer. Efterhånden som de udvikler sig, støvpartiklerne fortsætter med at støde sammen og bliver til sidst små nok til, at de enten blæses ud af et system eller trækkes ind i stjernen. Varmt støv omkring ældre stjerner, som vores sol og de to i BD +20 307, burde for længst være forsvundet. At studere det støvede affald omkring stjerner hjælper ikke kun astronomer med at lære, hvordan exoplanetsystemer udvikler sig, men bygger også et mere komplet billede af vores eget solsystems historie.

"Dette er en sjælden mulighed for at studere katastrofale kollisioner, der forekommer sent i et planetsystems historie, " sagde Alycia Weinberger, stabsforsker ved Carnegie Institution for Science's Department of Terrestrial Magnetism i Washington, og ledende efterforsker på projektet. "SOFIA-observationerne viser ændringer i den støvede skive på en tidsskala på kun et par år."

Infrarøde observationer, såsom dem fra SOFIAs infrarøde kamera kaldet FORCAST, det svage objekt infrarøde kamera til SOFIA-teleskopet, er afgørende for at afdække spor skjult i kosmisk støv. Når det observeres med infrarødt lys, dette system er meget lysere end forventet fra stjernerne alene. Den ekstra energi kommer fra gløden fra det støvede affald, som ikke kan ses ved andre bølgelængder.

Selvom der er flere mekanismer, der kan få støvet til at lyse mere klart - det kan absorbere mere varme fra stjernerne eller bevæge sig tættere på stjernerne - det er usandsynligt, at det sker om kun 10 år, hvilket er lynhurtigt til kosmiske forandringer. En planetarisk kollision, imidlertid, ville nemt injicere en stor mængde støv meget hurtigt. Dette giver flere beviser for, at to exoplaneter styrtede ind i hinanden. Holdet analyserer data fra opfølgende observationer for at se, om der er yderligere ændringer i systemet.