Aurinkokuntamme historia on täynnä törmäyksiä. Törmäykset auttoivat luomaan maanpäällisiä planeettoja ja lopettamaan dinosaurusten vallan. Ja massiivinen törmäys Maan ja Theia-nimisen muinaisen ruumiin välillä loi todennäköisesti Kuun.
Nyt tähtitieteilijät ovat löytäneet todisteita kahden eksoplaneetan törmäyksestä kaukaisessa aurinkokunnassa.
Aurinkokuntamme on nyt suhteellisen rauhallinen paikka verrattuna nuorempiin vuosiin. Jos haluamme nähdä planeettojen törmäävän, meidän on katsottava kaukaisiin järjestelmiin. Näin tähtitieteilijät tekivät, kun he osoittivat Spitzer-avaruusteleskoopin ja maapallon observatoriot BD +20 307:ään, noin 300 valovuoden päässä olevaan kaksoistähtijärjestelmään.
Tuon järjestelmän tähdet ovat noin miljardi vuotta vanhoja, tarpeeksi vanhoja, jotta asiat ovat asettuneet niin pitkälle kuin törmäykset menevät. Silti kun he katsoivat sitä noin vuosikymmen sitten, he näkivät pyöriviä roskia, jotka olivat lämpimämpiä kuin he odottivat. Järjestelmässä, jossa on miljardia vuotta vanhoja tähtiä, kaikkien roskien olisi pitänyt jäähtyä tähän mennessä, joten niiden läsnäolo viittaa uudempaan törmäykseen.
Nämä havainnot ovat vuosikymmenen vanhoja, ja äskettäin tähtitieteilijät käyttivät SOFIAa (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) tarkastellakseen BD +20 307 -järjestelmää uudelleen. He havaitsivat, että roskien infrapunakirkkaus oli lisääntynyt noin 10 %, mikä osoittaa, että järjestelmässä on vielä enemmän lämpimiä roskia.
'Kun otetaan huomioon BD +20 307 kypsä ikä, on erittäin epätavallista, että järjestelmässä on niin paljon lämmintä pölyä ~1 au:n sisällä.'
Teoksesta 'BD +20 307 ympäröivän lämpimän pölyn kehityksen tutkiminen SOFIAlla'
Nämä tulokset on julkaistu Astrophysical Journal -lehdessä. Pääkirjailija on Maggie Thompson, jatko-opiskelija UC Santa Cruzista. Lehden otsikko on ' BD:tä ympäröivän lämpimän pölyn kehityksen tutkiminen +20 307 käyttämällä SOFIAa .'
'Lämmin pöly BD +20 307:n ympärillä antaa meille välähdyksen siitä, millaisia katastrofaalisia vaikutuksia kivisten eksoplaneettojen välillä voi olla', Thompson sanoi. 'Haluamme tietää, kuinka tämä järjestelmä kehittyy myöhemmin äärimmäisen iskun jälkeen.'
Aurinkokuntamme sisältää kivijätteitä, kuten asteroidivyöhykettä. Mutta se on vanhaa, kylmää roskaa, muinaisten törmäysten tulosta. Se on myös kauempana Auringosta kuin BD +20 307:n roskakiekko on. Jos kaukainen sivilisaatio katsoisi aurinkokuntaamme, he mittaisivat Auringon iän ja kivijätteen sijainnin ja lämpötilan, ja se olisi järkevää.
'Tämä on harvinainen tilaisuus tutkia katastrofaalisia törmäyksiä, jotka tapahtuvat planeettajärjestelmän historian loppupuolella.'
Alycia Weinberger, johtava tutkija.
Mutta BD +20 307 -järjestelmässä jokin ei täsmää. Ei vain pitäisi olla näin paljon pölyä näin lämpimänä, niin lähellä kaksoistähtiä. Jos massiivisia törmäyksiä planeettojen välillä tapahtuu vain aurinkokunnan kaoottisina alkuvuosina, sen pölyn olisi pitänyt kadota kauan sitten. Tyypillisesti pöly poistetaan törmäyskaskadin kautta, jossa toistuvat törmäykset hajottavat kiviä jatkuvasti pienemmiksi paloiksi. Lopulta palaset ovat niin pieniä, että tähtien säteilypaine puhaltaa ne pois.
'Tämä on harvinainen tilaisuus tutkia katastrofaalisia törmäyksiä, jotka tapahtuvat planeettajärjestelmän historian loppuvaiheessa', sanoi Alycia Weinberger, Carnegie Institute for Science -laitoksen maanpäällisen magnetismin osaston henkilökuntatutkija Washingtonissa ja projektin johtava tutkija. 'SOFIA-havainnot osoittavat muutoksia pölyisessä levyssä vain muutaman vuoden ajan.'
SOFIA lennossa kaukoputken ollessa esillä. SOFIA on muunnetussa Boeing 747:ssä oleva infrapunaobservatorio. Se vie 2,7 metrin teleskooppinsa stratosfääriin (38 000–45 000 jalkaa), jossa se on yli 95 % maapallon infrapunaa estävästä ilmakehästä. Kuva: NASA/Jim Ross
Tälle lämpimälle pölylle on muita mahdollisia selityksiä. Se voisi siirtyä lähemmäs tähtiä ja imeä enemmän energiaa. Mutta se on epätodennäköistä, että se tapahtuu vain 10 vuodessa, mikä on vain lyhyt hetki tähtitieteessä. Se on myös epätodennäköistä, koska pölyn raekoon pienentyessä törmäyskaskadin seurauksena pölyä todennäköisemmin sinkoutuu auringon säteily.
On olemassa toinen prosessi, joka säätelee pölyn käyttäytymistä tähden ympärillä. Sitä kutsutaan nimellä Poynting-Robertson-efekti . Se on eräänlainen vastus, joka voi saada liian suuret hiukkaset puhaltamaan pois tähden sisään. Kun pöly liikkuu lähemmäs tähteä, se lämpenee.
Kirjoittajat käsittelevät artikkelissaan muita mahdollisuuksia. Molemmat tämän järjestelmän tähdet ovat F-tyypin tähtiä, jotka eivät yleensä ole muuttuvia. Mutta binääripareina ne voivat olla, vaikka niiden vaihtelu pienenee iän myötä.
Jos on vaihtelua yhdessä tai molemmissa tähdissä, ja jos tähtiä ympäröivä roskakiekko on vinossa tähtien ratatasoon nähden, se voi aiheuttaa lämpenemisen. Jos tähtien kuumat pisteet tuottavat enemmän röntgensäteitä ja jos roskalevy on vinossa, se voi aiheuttaa tähtitieteilijöiden havaitseman lämpenemisen.
Kirjoittajat sanovat, että tarvitaan lisää havaintoja ennen kuin on olemassa varmaa johtopäätöstä. Mutta juuri nyt planeettojen törmäys sopii todisteisiin parhaiten. Ja se tarkoittaa, että täällä on todellinen mahdollisuus. Kuten he sanovat artikkelinsa päätelmissä: 'BD +20 307:n ja muiden sen kaltaisten järjestelmien ymmärtäminen erittäin pölyisillä roskalevyillä voisi edistää tietämystämme katastrofaalisista törmäyksistä, binääritähtien vaikutuksista roskalevyihin ja planeettajärjestelmien evoluutioon.'
Lisää:
- Lehdistötiedote: Kun eksoplaneetat törmäävät
- Tutkimus paperi: BD:tä ympäröivän lämpimän pölyn kehityksen tutkiminen +20 307 käyttämällä SOFIAa
- Wikipedia: Circumstellar Debris Disk