Astronomer opdager en planet, der aldrig har været

Hvad astronomer troede var en planet uden for vores solsystem, er nu tilsyneladende forsvundet ude af syne, tyder på, at det, der blev bebudet som en af ​​de første exoplaneter, der nogensinde blev opdaget med direkte billeddannelse, sandsynligvis aldrig har eksisteret.

To University of Arizona-astronomer konkluderer, at NASAs Hubble-rumteleskop i stedet kiggede på en ekspanderende sky af meget fine støvpartikler fra to iskolde kroppe, der smadrede ind i hinanden. Hubble kom for sent til at være vidne til den formodede kollision, men kan have fanget eftervirkningerne. Planeten forsvundne i aktion blev sidst set i kredsløb om stjernen Fomalhaut, 25 lysår væk.

"Disse kollisioner er overordentlig sjældne, og så det er en stor sag, at vi rent faktisk får at se beviser på en, " sagde Andras Gaspar, en assisterende astronom ved University of Arizonas Steward Observatory og hovedforfatter af et forskningspapir, der annoncerer opdagelsen. "Vi mener, at vi var på det rigtige sted på det rigtige tidspunkt for at have været vidne til en så usandsynlig begivenhed med NASAs Hubble-rumteleskop."

"Fomalhaut-stjernesystemet er det ultimative testlaboratorium for alle vores ideer om, hvordan exoplaneter og stjernesystemer udvikler sig, " tilføjede George Rieke, en Regents Professor i Astronomi ved Steward Observatory. "Vi har beviser for sådanne kollisioner i andre systemer, men intet af denne størrelsesorden er blevet observeret i vores solsystem. Dette er en plan for, hvordan planeter ødelægger hinanden."

Den formodede exoplanet, ved navn Fomalhaut b, blev først annonceret i 2008, baseret på data fra 2004 og 2006. Det var tydeligt synligt i flere års Hubble-observationer, hvilket afslørede, at det var en bevægende prik. Indtil da, beviser for exoplaneter var for det meste blevet udledt gennem indirekte detektionsmetoder, såsom subtile frem og tilbage stjernesvingninger og skygger fra planeter, der passerer foran deres stjerner.

I modsætning til andre direkte afbildede exoplaneter, imidlertid, der opstod gåder med Fomalhaut f. Objektet var lyst i synligt lys - meget usædvanligt for en exoplanet, som simpelthen er for lille til at reflektere nok lys fra sin værtsstjerne til at blive set fra Jorden. På samme tid, den havde ikke nogen detekterbar infrarød varmesignatur - igen, meget usædvanligt, som en planet burde være varm nok til at skinne i det infrarøde, især en ung som Fomalhaut f. Astronomer formodede, at den ekstra lysstyrke kom fra en enorm skal eller ring af støv, der omkranser planeten, som kan have været kollisionsrelateret.

"Vores undersøgelse, som analyserede alle tilgængelige Hubble-data om Fomalhaut, afslørede adskillige karakteristika, der tilsammen tegner et billede af, at objektet på størrelse med en planet måske aldrig har eksisteret i første omgang, sagde Gaspar.

Holdet understreger, at det sidste søm i kisten kom, da deres dataanalyse af Hubble-billeder taget i 2014 viste, at objektet var forsvundet, til deres vantro. tilføjer til mysteriet, tidligere billeder viste, at objektet konstant falmede over tid, de siger.

"Klart, Fomalhaut b gjorde ting en bona fide planet ikke burde gøre, sagde Gaspar.

Fortolkningen er, at Fomalhaut b langsomt udvider sig fra den smashup, der sprængte en forsvindende støvsky ud i rummet. Under hensyntagen til alle tilgængelige data, Gaspar og Rieke mener, at kollisionen fandt sted ikke så længe før de første observationer taget i 2004. affaldsskyen - bestående af støvpartikler omkring 1 mikron i størrelse, eller omkring 1/50 af diameteren af ​​et menneskehår – er under Hubbles detektionsgrænse. Støvskyen anslås at have udvidet sig nu til en størrelse større end Jordens kredsløb omkring solen.

Lige så forvirrende er det, at holdet rapporterer, at objektet er mere sandsynligt på en flugtsti, snarere end på en elliptisk bane, som forventet for planeter. Dette er baseret på, at forskerne tilføjer senere observationer til baneplottene fra tidligere data.

"En nyligt skabt massiv støvsky, oplever betydelige strålingskræfter fra den centrale stjerne Fomalhaut, ville blive placeret på en sådan bane, " sagde Gaspar. "Vores model er naturligvis i stand til at forklare alle uafhængige observerbare parametre i systemet:dets ekspansionshastighed, dens falmning og dens bane."

Fordi Fomalhaut b i øjeblikket er inde i en stor ring af iskolde affald, der omkranser stjernen Fomalhaut, kolliderende kroppe ville sandsynligvis være en blanding af is og støv, som de kometer, der findes i Kuiperbæltet på yderkanten af ​​vores solsystem. Gaspar og Rieke anslår, at hver af disse kometlignende kroppe målte omkring 125 miles på tværs, omkring halvdelen af ​​størrelsen af ​​asteroiden Vesta.

Forfatterne siger, at deres model forklarer alle de observerede egenskaber ved Fomalhaut b. Sofistikeret modellering af, hvordan støv bevæger sig over tid, udført på en klynge af computere i UArizona, viser, at en sådan model er i stand til at passe kvantitativt på alle observationerne. Ifølge forfatterens beregninger, Fomalhaut-systemet, ligger omkring 25 lysår fra Jorden, kan kun opleve en af ​​disse begivenheder hver 200. 000 år.

Gaspar og Rieke - sammen med andre teammedlemmer - vil også observere Fomalhaut-systemet med NASAs kommende James Webb-rumteleskop i dets første år med videnskabelige operationer. Holdet vil direkte afbilde de indre varme områder af systemet, og for første gang i et andet stjernesystem end vores eget, de vil få detaljerede oplysninger om arkitekturen i Fomalhauts undvigende asteroidebælte. Holdet vil også lede efter bona fide-planeter, der kredser om Fomalhaut, som muligvis stadig afventer opdagelse.

Papiret, "Nye HST-data og modellering afslører en massiv planetesimal kollision omkring Fomalhaut, " er offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ).