Webb побачив сліди планетарних катастроф: як зіткнення формують молоді системи
Спектри 21 надзвичайно запиленого диска показали два класи космічних зіткнень — від ударів тіл розміром із Місяць до подій, здатних випаровувати породу.
Космічний телескоп James Webb допоміг розрізнити два типи великих зіткнень у молодих планетних системах — від відносно менших ударів до катастроф, під час яких порода буквально випаровується. Команда NASA дослідила 21 так званий екстремальний уламковий диск: області з великою кількістю теплого пилу на відстанях, де зазвичай формуються кам’янисті планети.
Чому вчені шукають саме теплий пил
Після зіткнення великих тіл уламки дробляться, нагріваються й утворюють пилову хмару. У молодій системі вона може бути настільки яскравою в інфрачервоному діапазоні, що телескоп здатен визначити її склад. Такі екстремальні диски рідкісні: команда оцінює, що приблизно один відсоток молодих зір можна спостерігати саме в подібній фазі.
У вибірку ввійшли п’ять систем з архівних спостережень Spitzer і 16, досліджених Webb. Серед останніх були 12 нових цілей і повторні вимірювання чотирьох раніше відомих систем. Середньоінфрачервоні спектри дали змогу порівняти розміри частинок, концентрацію теплого пилу, мінеральний склад та зміни яскравості.
Два сценарії зіткнення
Приблизно третина дисків виявилася багатою на кремнезем. Дослідники пов’язують цю ознаку з дуже енергійними ударами тіл масштабу Марса, під час яких частина матеріалу випаровується, а потім конденсується у дрібні частинки. Подібний механізм нагадує провідну гіпотезу походження Місяця після зіткнення ранньої Землі з великим протопланетним тілом.
Інші дві третини були біднішими на кремнезем. Їх краще пояснюють менші або ковзні удари об’єктів масштабу Місяця: вони руйнують породу, але не створюють такої кількості випаруваного матеріалу. Ці системи частіше демонстрували помітні зміни яскравості, що може бути пов’язано з рухом і перерозподілом свіжих уламків.
Вік системи теж має значення
Диски з великою кількістю кремнезему знайшли лише біля зір молодших за 300 мільйонів років. Бідні на кремнезем системи траплялися у ширшому віковому діапазоні. Це узгоджується з моделлю, за якою наймасштабніші зіткнення протопланет відбуваються на ранніх етапах, тоді як менші удари можуть продовжуватися довше.
Однак віковий висновок поки не остаточний. У вибірці було лише три старші системи, придатні для такої перевірки, тому дослідникам потрібні нові спостереження. Яскравий пил також не дозволяє безпосередньо побачити планету, яка утворилася або зруйнувалася: висновки роблять за хімічним і часовим «почерком» уламків.
Що це змінює
Раніше окремий запилений диск можна було пояснювати різними подіями. Webb додає спектральну деталізацію, яка перетворює пил на своєрідний протокол аварії. Якщо метод підтвердиться на більшій вибірці, астрономи зможуть оцінювати частоту гігантських ударів і краще розуміти, наскільки типовим був шлях Землі та Місяця.
Джерело: NASA Webb Mission Team. Текст перекладено й адаптовано українською. Використані тематичні зображення NASA/JPL-Caltech у суспільному надбанні.
Матеріал перекладено, переказано та доповнено редакцією українською мовою.
Читайте далі — ми вже розбираємо наступну важливу тему.
