Астрономы обнаружили необычное пылевое облако на расстоянии 330 световых лет от Земли

Астрономы обнаружили облако пыли размером с целую звезду на расстоянии 330 световых лет от нас. Его причина? Колоссальное столкновение двух экзопланет, которые еще только формировались.

Мы знаем это потому, что астрономы проанализировали инфракрасное свечение этого пылевого облака, а также изменения в свете звезды-хозяина, периодически затухающем из-за обломков, вращающихся вокруг нее. Благодаря этим данным мы теперь знаем размер участвующих объектов и другие ключевые детали столкновения.

Это может дать представление о формировании нашей Солнечной системы - и, возможно, даже пролить свет на звезды с необычным характером тусклости, такие как KIC 8462852 или звезда Бояджиана, предоставив больше информации о том, как быстро рассеиваются такие облака обломков.

"Впервые, - говорит астроном Эверетт Шлавин из обсерватории Стюард Аризонского университета, - мы запечатлели как инфракрасное свечение пыли, так и туманность, которую пыль создает, когда облако проходит перед звездой".

Звезда под названием HD 166191 - это маленький ребенок, которому всего 10 миллионов лет. Поскольку она образовалась совсем недавно, ее все еще окружает довольно много материала, оставшегося после процесса формирования.

Звезды образуются из плотного узла в облаке газа, который разрушается под действием собственной массы; вращаясь, звезда растет, присоединяя все больше материала из окружающего облака, а последний формирует диск, питающий звезду, подобно воде, спускающейся в канализацию.

После завершения формирования звезды все, что осталось в диске, может перейти к формированию других элементов планетарной системы. Сгустки материала слипаются вместе, сначала притягиваясь электростатически, а затем гравитационно.

Как вы можете себе представить, это беспорядочный процесс, сопровождающийся множеством столкновений. В конце концов, достаточно материала слипается вместе, чтобы сформировать сначала семя планеты, или планетезималь, а затем, в конечном итоге, планету.

Столкновения между телами могут направлять этот процесс. Например, считается, что наша Луна образовалась, когда другое планетарное тело врезалось в Землю во время юности Солнечной системы. Но не факт, что после каждого столкновения останутся выжившие.

Под руководством астронома Кейт Су из обсерватории Стюард группа исследователей использовала ныне почивший космический телескоп Спитцер для проведения инфракрасных наблюдений HD 166191. Эти длины волн позволяют проникнуть сквозь пылевые облака и увидеть, какие процессы происходят в сильно окутанных средах. Кроме того, свет звезд, поглощаемый и переизлучаемый пылью, ярко светится в инфракрасном диапазоне.

В период с 2015 по 2019 год исследователи собрали 126 данных от звезды, специально ища орбитальные облака пыли, которые могут быть результатом столкновения планет.

В 2018 году появился сигнал, который они искали: инфракрасное усиление, свидетельствующее об увеличении количества пыли, и затемнение, свидетельствующее о блокировке света звезды. Это же событие было зафиксировано наземным телескопом в оптическом диапазоне длин волн - и аналогичное затемнение было зафиксировано 142 днями ранее, во время пробела в наблюдениях Spitzer.

Данные многоволнового транзита подтвердили это: Сигнал был порожден внутренностями двух планетезималей, которые врезались друг в друга и извергли повсюду пыль. Более раннее наблюдение с наземного телескопа показало, что орбитальный период составляет 142 дня, что дает орбитальное расстояние от звезды в 0,62 астрономических единиц. Это расстояние, на котором, как ожидается, образуются каменистые планеты.

Наличие данных о нескольких транзитах также позволило команде наблюдать за эволюцией облака. Оно быстро менялось от первого ко второму транзиту, раздуваясь, становясь все шире, непрозрачнее и вытянутее, занимая площадь, по крайней мере, в три раза превышающую площадь звезды.

Но данные Спитцера показывают, что между нами и звездой прошла лишь небольшая часть облака. Это говорит о том, что на самом деле облако было намного, намного больше, возможно, в сотни раз больше, чем звезда.

Для образования такого количества пыли, по расчетам специалистов, столкновение должно было произойти между двумя телами размером с карликовую планету, диаметром от 400 до 600 километров (от 250 до 470 миль). Первоначальное столкновение должно было вызвать такое сильное тепло, что часть материала испарилась; оставшаяся часть разлетелась на фрагменты, которые продолжали рикошетить и сталкиваться друг с другом, а также с другими камнями в окрестностях, создавая еще больше пыли.

К тому времени, когда должен был пролететь третий транзит, от первоначального облака осталось очень мало следов. Однако среда вокруг звезды стала вдвое более пыльной, чем была до столкновения. Это говорит о том, что обломки от столкновения довольно быстро рассеялись по протопланетному диску вокруг звезды.

Это не только говорит о том, что комковатые пылевые облака могут не подходить для объяснения особенной тусклости звезд, но и поможет прояснить процессы, которые происходят при формировании полноценной планетарной системы, включая нашу.

"Рассматривая пылевые диски вокруг молодых звезд, мы можем заглянуть в прошлое и увидеть процессы, которые, возможно, сформировали нашу Солнечную систему", - сказал Су.

"Изучая результаты столкновений в этих системах, мы также можем получить лучшее представление о том, как часто вокруг других звезд образуются каменистые планеты".

Команда продолжит наблюдение за HD 166191, чтобы узнать, смогут ли они заметить еще какие-нибудь интересные изменения в ее пылевом саване.

Исследование было опубликовано в журнале Astrophysical Journal.