Hubble widzi wszystko. Asteroidy zderzają się z pobliską gwiazdą
Astronomowie korzystający z teleskopu kosmicznego Hubble’a byli świadkami katastrofalnych zderzeń w pobliskim układzie planetarnym. Obserwując jasną gwiazdę Fomalhaut, naukowcy dostrzegli wpływ masywnych obiektów znajdujących się wokół gwiazdy.
Układ Fomalhaut wydaje się przechodzić dynamiczne przemiany, podobne do tych, które miały miejsce w naszym Układzie Słonecznym w ciągu pierwszych kilkuset milionów lat po jego powstaniu.
– To z pewnością pierwszy raz, kiedy widzę punkt świetlny pojawiający się znikąd w układzie egzoplanetarnym. Nie ma go na żadnym z naszych poprzednich zdjęć z teleskopu Hubble’a, co oznacza, że właśnie byliśmy świadkami gwałtownej kolizji dwóch masywnych obiektów i powstania ogromnej chmury gruzu, jakiej nie ma obecnie w naszym Układzie Słonecznym. Niesamowite! – powiedział główny badacz Paul Kalas z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.
Znajdująca się zaledwie 25 lat świetlnych od Ziemi Fomalhaut jest jedną z najjaśniejszych gwiazd na nocnym niebie. Znajduje się w konstelacji Piscis Austrinus, znanej również jako Ryba Południowa, jest masywniejsza i jaśniejsza od Słońca i otoczona kilkoma pasami pyłowych szczątek.
W 2008 roku naukowcy wykorzystali teleskop Hubble’a do odkrycia potencjalnej planety wokół Fomalhaut, co czyni ją pierwszym układem gwiezdnym z potencjalną planetą odkrytą za pomocą światła widzialnego. Obiekt ten, nazwany Fomalhaut b, wydaje się obecnie być chmurą pyłu udającą planetę – wynikiem zderzenia planetoid. Podczas poszukiwań Fomalhaut b w ostatnich obserwacjach teleskopu Hubble’a naukowcy byli zaskoczeni, gdy znaleźli drugi punkt świetlny w podobnej lokalizacji wokół gwiazdy. Obiekt ten nazwali „źródłem okołogwiazdowym 2” lub „cs2”, podczas gdy pierwszy obiekt jest obecnie znany jako „cs1”.
Dlaczego astronomowie obserwują obie chmury gruzu tak blisko siebie, pozostaje tajemnicą. Gdyby zderzenia asteroid i planetoid były przypadkowe, cs1 i cs2 powinny pojawiać się w przypadkowych, niepowiązanych ze sobą miejscach. Jednak znajdują się one intrygująco blisko siebie, w wewnętrznej części zewnętrznego dysku gruzowego Fomalhaut.
Kolejną tajemnicą jest to, dlaczego naukowcy byli świadkami tych dwóch wydarzeń w tak krótkim czasie.
– Poprzednia teoria sugerowała, że zderzenia powinny występować raz na 100 000 lat lub rzadziej. Tutaj w ciągu 20 lat widzieliśmy dwa. Gdybyś miał film z ostatnich 3000 lat, który został przyspieszony tak, że każdy rok trwał ułamek sekundy, wyobraź sobie, ile błysków zobaczyłbyś w tym czasie. Układ planetarny Fomalhaut błyszczałby od tych zderzeń – wyjaśnił Paul.
Zderzenia mają fundamentalne znaczenie dla ewolucji układów planetarnych, ale są rzadkie i trudne do zbadania.
– Ekscytującym aspektem tej obserwacji jest to, że pozwala ona naukowcom oszacować zarówno rozmiar zderzających się ciał, jak i ich liczbę w dysku, co jest informacją niemal niemożliwą do uzyskania innymi metodami. Według naszych szacunków planetoidy, które uległy zniszczeniu podczas tworzenia cs1 i cs2, miały rozmiar zaledwie 30 km. Wnioskujemy, że w układzie Fomalhaut orbituje 300 milionów takich obiektów – powiedział współautor badania Mark Wyatt z Uniwersytetu Cambridge w Anglii.
Dodał, że układ ten jest naturalnym laboratorium, w którym można badać zachowanie planetoid podczas zderzeń, co z kolei dostarcza nam informacji o ich składzie i sposobie powstania. Przejściowy charakter Fomalhaut cs1 i cs2 stanowi wyzwanie dla przyszłych misji kosmicznych mających na celu bezpośrednie obrazowanie planet pozasłonecznych. Teleskopy takie mogą pomylić chmury pyłu, takie jak cs1 i cs2, z rzeczywistymi planetami. Zdaniem naukowca Fomalhaut cs2 wygląda dokładnie jak planeta pozasłoneczna odbijająca światło gwiazd.
Paul i jego zespół otrzymali czas na obserwację cs2 przez teleskop Hubble’a w ciągu najbliższych trzech lat. Chcą zobaczyć, jak się ona rozwija – czy blednie, czy staje się jaśniejsza? Będąc bliżej pasa pyłowego niż cs1, rozszerzająca się chmura cs2 ma większe szanse na zetknięcie się z innymi materiałami w pasie. Może to doprowadzić do nagłej lawiny większej ilości pyłu w układzie, co może spowodować rozjaśnienie całego otaczającego obszaru.
– Będziemy śledzić cs2 pod kątem wszelkich zmian w jego kształcie, jasności i orbicie w miarę upływu czasu. Możliwe, że cs2 zacznie przybierać bardziej owalny lub kometowy kształt, ponieważ ziarna pyłu są wypychane na zewnątrz przez ciśnienie światła gwiazd – powiedział Paul.
Zespół wykorzysta również instrument NIRCam (kamera bliskiej podczerwieni) zainstalowany na teleskopie kosmicznym Jamesa Webba należącym do NASA/ESA/CSA do obserwacji cs2. Kamera NIRCam teleskopu Webba ma zdolność dostarczania informacji o kolorze, które mogą ujawnić rozmiar ziaren pyłu w chmurze i ich skład. Może nawet określić, czy chmura zawiera lód wodny.
Hubble i Webb to jedyne obserwatoria zdolne do tego rodzaju obrazowania. Podczas gdy Hubble widzi głównie w zakresie fal widzialnych, Webb może obserwować cs2 w podczerwieni. Te różne, uzupełniające się długości fal są potrzebne do przeprowadzenia szeroko zakrojonych badań wielospektralnych i uzyskania pełniejszego obrazu tajemniczego układu Fomalhaut i jego szybkiej ewolucji.
Wyniki tych badań zostały opublikowane w numerze czasopisma „Science” z 18 grudnia.
Źródło: ESA
Czytaj też: Proba-3 wypełnia lukę w obserwacji naszego Słońca
Grafika tytułowa: NASA / Unsplash
