Aurinkokunnan järjestelmämme historia on täynnä törmäyksiä. Törmäykset auttoivat luomaan maanpäällisiä planeettoja ja lopettamaan dinosaurusten hallinnan. Ja massiivinen törmäys maapallon ja Theia-nimisen muinaisen ruumiin välillä todennäköisesti loi Kuun.
Nyt tähtitieteilijät ovat löytäneet todisteita kahden eksoplaneetan välisestä törmäyksestä kaukaisessa aurinkojärjestelmässä.
Aurinkokuntamme on nyt suhteellisen rauhallinen paikka verrattuna sen nuorempiin vuosiin. Jos haluamme nähdä planeettojen törmäävän, meidän on katsottava kaukaisiin järjestelmiin. Juuri tähtitieteilijöiden ryhmä teki, kun he osoittivat Spitzerin avaruusteleskooppia ja maan observatorioita osoitteessa BD +20 307, kaksois tähtijärjestelmä noin 300 valovuoden päässä.
Tähän järjestelmään kuuluvat tähdet ovat noin miljardi vuotta vanhoja, tarpeeksi vanhoja, jotta asiat ovat asettuneet rauhaan törmäysten ajaksi. Silloin kun he katsoivat sitä noin kymmenen vuotta sitten, he näkivät pyörteitä roskia, jotka olivat odotettua lämpimämpiä. Miljardia vuotta vanhoja tähtiä sisältävässä järjestelmässä kaikkien roskien olisi pitänyt jäähtyä jo nyt, joten sen esiintyminen viittaa viimeaikaiseen törmäykseen.
Nämä havainnot ovat vuosikymmenen vanhoja, ja äskettäin tähtitieteilijät käyttivät SOFIA: ta (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) katsomaankseen uudestaan BD +20 307 -järjestelmää. He havaitsivat, että roskien infrapunavalo oli kasvanut noin 10%, mikä osoittaa, että järjestelmässä on vielä enemmän lämpimiä roskia.
"Ottaen huomioon BD +20 307: n kypsä ikä on erittäin epätavallista, että järjestelmässä on niin paljon lämpimää pölyä ~ 1 au: n sisällä."
BD +20 307: n lämpimän pölyn ympäröimisen tutkimisesta SOFIA: lla
Nämä tulokset julkaistaan Astrophysical Journal -lehdessä. Pääkirjailija on Maggie Thompson, jatko-opiskelija UC Santa Cruzissa. Lehden otsikko on ”BD +20 307: n ympäröivän lämpimän pölyn kehittymisen tutkiminen SOFIA: n avulla”.
"Lämmin pöly BD +20 307: n ympärillä antaa meille näkemyksen siitä, millaisia katastrofaalisia vaikutuksia voi olla kivisten eksoplaneettojen välillä", sanoi Thompson. "Haluamme tietää, kuinka tämä järjestelmä kehittyy myöhemmin äärimmäisen vaikutuksen jälkeen."
Aurinkokunnassamme on kokoelmia kivisiä roskia, kuten asteroidivyö. Mutta se on vanha, kylmä roska, muinaisten törmäysten seuraus. Se on myös kauempana auringosta kuin BD +20 307: n roskalevy. Jos kaukainen sivilisaatio katsoisi aurinkokuntamme, ne mittaavat auringon ikää ja kivisten jätteiden sijaintia ja lämpötilaa, ja se olisi järkevää.
"Tämä on harvinainen tilaisuus tutkia katastrofaalisia törmäyksiä, jotka tapahtuvat myöhään planeettajärjestelmän historiassa."
Alycia Weinberger, johtava tutkija.
Mutta BD +20 307 -järjestelmässä jotain ei aivan vastaa. Tässä lämpimässä ei pitäisi vain olla niin paljon pölyä, niin lähellä binaaritähteitä. Jos planeettojen välisiä massiivisia törmäyksiä tapahtuu vain aurinkokunnan kaoottisina alkuvuosina, pölyn pitäisi kadota kauan sitten. Tyypillisesti pöly poistetaan törmäyskaskadin läpi, jossa toistuvat törmäykset hajottavat kiviä jatkuvasti pienemmiksi ja pienemmiksi kappaleiksi. Lopulta kappaleet ovat niin pieniä, että tähteiden säteilypaine puhaltaa ne pois.
"Tämä on harvinainen tilaisuus tutkia katastrofaalisia törmäyksiä, jotka tapahtuvat myöhemmin planeettajärjestelmän historiassa", kertoi Washingtonissa sijaitsevan Carnegie Institute for Science -nimisen maapallon magnetiikan osaston henkilökunnan tutkija Alycia Weinberger ja projektin johtava tutkija. "SOFIA-havainnot osoittavat pölyisen levyn muutoksia vain muutaman vuoden ajanjaksolla."
Tälle lämpimälle pölylle on olemassa muita mahdollisia selityksiä. Se voisi siirtyä lähemmäksi tähtiä ja absorboida enemmän energiaa. Mutta sitä todennäköisesti tapahtuu vain 10 vuodessa, mikä on vain lyhyt hetki tähtitieteellisesti. Se on myös epätodennäköistä, koska kun pölyn raekoko pienenee törmäyskaskadin kautta, pöly poistuu todennäköisemmin auringonsäteilyltä.
On toinen prosessi, joka säätelee pölyn käyttäytymistä tähden ympärillä. Sitä kutsutaan Poynting-Robertson-ilmiöksi. Se on eräänlainen veto, joka voi aiheuttaa liian suuria hiukkasia, jotta aurinko säteily puhaltaa ne spiraaliksi tähtiin. Kun pöly liikkuu lähemmäksi tähtiä, se lämpenee.
Kirjailijat keskustelevat muista mahdollisuuksista. Molemmat tähdet tässä järjestelmässä ovat F-tyyppisiä tähtiä, jotka eivät yleensä ole muuttuvia. Mutta binaarisissa pareissa ne voivat olla, vaikka niiden vaihtelevuus pienenee iän myötä.
Jos yhdessä tai molemmissa tähdissä on vaihtelua, ja jos tähtiä ympäröivä roskalevy on kalteva suhteessa tähteiden kiertotason kanssa, se voi aiheuttaa lämpenevän roskalevyn. Jos tähtien kuumat kohdat tuottavat enemmän röntgensäteitä ja jos roskalevy on kalteva, se voi aiheuttaa tähtitieteilijöiden havaitsemia lämpenemisjätejä.
Kirjoittajat sanovat, että tarvitaan lisää havaintoja ennen lopullisen päätelmän tekemistä. Mutta tällä hetkellä planeetta-törmäys sopii todisteisiin parhaiten. Ja se tarkoittaa, että täällä on todellinen mahdollisuus. Kuten he sanovat paperinsa lopussa, "BD +20 307: n ja muiden sen kaltaisten järjestelmien ymmärtäminen erittäin pölyisillä roskalevyillä voisi parantaa tietämystämme katastrofaalisista törmäyksistä, binaaritähteiden vaikutuksista roskille ja planeettajärjestelmien kehityksestä."
Lisää:
- Lehdistötiedote: Kun Exoplaneet törmäävät
- Tutkimusaineisto: BD +20 307 -ympäröivän lämpimän pölyn kehityksen tutkiminen SOFIA: n avulla
- Wikipedia: Ympäröivä roskalevy
