Астрономы обнаружили планету, потерявшую атмосферу из-за столкновения

Астрономы из Массачусетского технологического института, Национального университета Ирландии в Голуэе, Кембриджского университета и других обнаружили свидетельства гигантского удара, произошедшего в соседней звездной системе, всего в 95 световых годах от Земли. Возраст звезды HD 172555, составляет около 23 миллионов лет, и ученые подозревали, что в ее пыли есть следы недавнего столкновения.

Команда под руководством Массачусетского технологического института обнаружила еще одно свидетельство гигантского удара вокруг звезды. Они определили, что столкновение произошло между планетой земного типа размером примерно с Землю и меньшим по размеру объектом, по крайней мере, 200000 лет назад, на скорости 10 километров в секунду или более 22000 миль в час.

Что особенно важно, они обнаружили газ, указывающий на то, что такое высокоскоростное столкновение снесло часть атмосферы большей планеты - драматическое событие, которое могло бы объяснить наблюдаемые газ и пыль вокруг звезды. Находки, появляющиеся сегодня в Nature, представляют собой первое открытие такого рода.

«Впервые мы обнаружили разорванную протопланетную атмосферу в результате гигантского столкновения», - говорит ведущий автор Тайана Шнайдерман, аспирантка отделения Земли, атмосферы и планет Массачусетского технологического института. «Все заинтересованы в наблюдении гигантских столкновений, потому что ожидаем, что они будут обычным явлением, но нет доказательств этого во многих системах. Теперь у нас появилось дополнительное понимание этой динамики».

Звезда HD 172555 была объектом интриги среди астрономов из-за необычного состава ее пыли. Наблюдения последних лет показали, что звездная пыль содержит большое количество необычных минералов в зернах, которые намного мельче, чем астрономы ожидали от типичного диска звездного мусора.

«Из-за этих двух факторов HD 172555 считалась очень странной системой», - говорит Шнайдерман.

Они с коллегами задались вопросом, что газ может рассказать об истории воздействия системы, и обратились к данным, полученным ALMA (Большой миллиметровой антенной решеткой Атакамы) в Чили, которая включает 66 радиотелескопов, расстояние между которыми можно регулировать для увеличения или уменьшения разрешения их изображений. Команда просмотрела данные из публичного архива ALMA, ища признаки окиси углерода вокруг близлежащих звезд.

«Когда люди изучают газ в дисках, окись углерода, как правило, самая яркая, и поэтому ее легче всего найти», - говорит Шнайдерман.

С помощью тщательного повторного анализа команда смогла обнаружить окись углерода вокруг звезды. Когда они измерили ее количество, обнаружили, что газ составлял 20 % от оксида углерода, обнаруженного в атмосфере Венеры. Они также заметили, что газ вращается в больших количествах, удивительно близко к звезде, примерно на 10 астрономических единиц, или в 10 раз больше расстояния между Землей и Солнцем.

«Присутствие окиси углерода в такой близости требует некоторого объяснения», - говорит Шнайдерман.

Это связано с тем, что окись углерода обычно уязвима для фотодиссоциации - процесса, при котором фотоны звезды распадаются и разрушают молекулу. На близком расстоянии к звезде очень мало окиси углерода. Поэтому группа проверила различные сценарии, чтобы объяснить обильное и близкое расположение газа.

Они быстро исключили сценарий, в котором газ образовался из обломков недавно сформированной звезды, а также сценарий, в котором газ был образован близлежащим поясом ледяных астероидов. Они также рассмотрели сценарий, в котором газ был испущен множеством ледяных комет, проносившихся из далекого пояса астероидов, похожего на пояс Койпера. Но данные тоже не совсем подходили для этого сценария. Последний сценарий, который рассматривала команда, заключался в том, что газ был остатком гигантского удара.

«Из всех сценариев это единственный, который может объяснить все особенности данных», - говорит Шнайдерман. «В системах такого возраста мы ожидаем гигантских ударов, и что они действительно будут довольно частым явлением. Единственный правдоподобный процесс, который может произвести окись углерода в этой системе, в этом контексте - это гигантское воздействие».

По оценкам группы, газ был выпущен в результате гигантского удара, произошедшего не менее 200 000 лет назад - достаточно недавно, чтобы звезда не успела полностью уничтожить газ. Судя по содержанию газа, удар был массивным, с участием двух протопланет, сопоставимых по размеру с Землей. Удар был настолько сильным, что оторвался часть атмосферы одной планеты в виде газа, который команда наблюдала сегодня.