Астрономы обнаружили признаки разрыва атмосферы планеты во время гигантского столкновения | новости Массачусетского технологического института

Младшие планетарные системы обычно испытывают сильные боли роста, поскольку тела младенцев сталкиваются и сливаются, образуя все более крупные планеты. В нашей Солнечной системе Земля и Луна считаются продуктами такого гигантского удара. Астрономы считают, что такие столкновения должны были быть обычным явлением в ранних системах, но их было трудно наблюдать вокруг других звезд.

Астрономы Массачусетского технологического института, Ирландского национального университета в Голуэе, Кембриджского университета и других стран обнаружили свидетельства гигантского удара, произошедшего в соседней звездной системе всего в 95 световых годах от Земли. Звезде, названной HD 172555, около 23 миллионов лет, и ученые подозревают, что ее пыль несет следы недавнего удара.

Команда под руководством Массачусетского технологического института обнаружила новые свидетельства гигантского удара вокруг звезды. Они определили, что столкновение, скорее всего, произошло между планетой размером примерно с Землю и меньшей, по крайней мере, 200 000 лет назад, на скорости 10 километров в секунду или более 22 000 миль в час.

Важно отметить, что они обнаружили газ, указывающий на то, что такое высокоскоростное столкновение, вероятно, сдует часть атмосферы большей планеты — захватывающее событие, которое объясняет наблюдаемые газ и пыль вокруг звезды. Результаты, которые появляются сегодня в вспыльчивый характерЭто первое открытие такого рода.

«Это первый раз, когда мы обнаружили это явление — отрыв атмосфер протопланет при гигантском столкновении», — говорит ведущий автор Таяна Шнайдерман, аспирант кафедры наук о Земле, атмосфере и планетах Массачусетского технологического института. “Все заинтересованы в наблюдении за гигантским эффектом, потому что мы ожидаем, что он будет обычным явлением, но у нас нет доказательств этого во многих системах. Теперь у нас есть дополнительные сведения об этой динамике”.

чистый сигнал

Звезда HD 172555 была предметом интриг среди астрономов из-за необычного состава пыли. Наблюдения последних лет показали, что звездная пыль содержит большое количество необычных минералов, причем зерна гораздо мельче, чем ожидали астрономы от типичного диска звездных обломков.

«Из-за этих двух факторов HD 172555 считается своеобразной системой», — говорит Шнайдерман.

Она и ее коллеги задавались вопросом, что может рассказать газ об истории воздействия системы. Они изучили данные, полученные ALMA, Большой миллиметровой решеткой Атакама в Чили, которая включает в себя 66 радиотелескопов, расстояния между которыми можно регулировать для увеличения или уменьшения разрешения их изображений. Команда изучила данные из публичных архивов ALMA в поисках признаков угарного газа вокруг ближайших звезд.

«Когда люди хотят изучить газ в дисках обломков, угарный газ является самым ярким, и поэтому его легче найти», — говорит Шнайдерман. «Итак, мы снова посмотрели на данные о оксиде углерода для HD 172555, потому что это была интересная система».

в последствии

Благодаря тщательному повторному анализу команда смогла обнаружить угарный газ вокруг звезды. Когда они измерили его содержание, они обнаружили, что этот газ составляет 20 процентов окиси углерода в атмосфере Венеры. Они также отметили, что газ вращался в больших количествах на удивление близко к звезде, примерно в 10 а.е., или в 10 раз больше расстояния между Землей и Солнцем.

«Присутствие угарного газа в такой непосредственной близости требует некоторого объяснения», — говорит Шнайдерман.

Это связано с тем, что монооксид углерода обычно подвергается фотодиссоциации — процессу, при котором фотоны звезды распадаются и разрушают молекулу. На близком расстоянии около звезды обычно очень мало угарного газа. Поэтому группа проверила различные сценарии, чтобы объяснить обильное появление газа.

Они быстро исключили сценарий, в котором газ образовался из обломков недавно образовавшейся звезды, а также сценарий, в котором газ был произведен поясом вблизи ледяных астероидов. Они также рассмотрели сценарий, в котором газ был испущен многими ледяными кометами, падающими из далекого пояса астероидов, подобного нашему поясу Койпера. Но данные не совсем соответствовали и этому сценарию. Последний сценарий, который рассмотрела команда, заключался в том, что газ остался от гигантского удара.

«Из всех сценариев только он может объяснить все особенности данных», — говорит Шнайдерман. “В системах этого века мы ожидаем, что будут гигантские удары, и мы ожидаем, что гигантские удары действительно очень распространены. Работают шкалы времени, работают возрастные ограничения, работают морфологические и композиционные ограничения. Единственный правдоподобный процесс, который может производить CO в этом система находится в этом контексте. Это огромное влияние».

По оценкам команды, газ был выпущен в результате гигантского столкновения, которое произошло не менее 200 000 лет назад — достаточно недавно, чтобы звезда не успела полностью разрушить газ. В зависимости от обилия газа, столкновение, вероятно, будет огромным, с участием двух протопланет, вероятно, сравнимых по размеру с Землей. Удар был настолько сильным, что, вероятно, часть атмосферы планеты взорвалась в виде газа, который команда наблюдала сегодня.

«Теперь есть потенциал для будущей работы за пределами этой системы», — говорит Шнайдерман. «Мы показываем, что если вы обнаружите угарный газ на месте и в форме, совместимой с гигантским ударом, это даст новый способ поиска гигантских ударов и понимания того, как обломки ведут себя после этого».

«Что особенно интересно в этой работе, на мой взгляд, так это то, что она демонстрирует важность потери атмосферы в результате гигантских столкновений», — говорит Хелк Шлихтинг, профессор наук о Земле, планетах и ​​космосе в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, который не участвовал в исследовании. «Это также открывает возможность для изучения состава атмосфер дополнительных солнечных планет, подвергающихся гигантским ударам, что в конечном итоге может помочь пролить свет на состояние атмосфер планет земной группы во время фазы их гигантского столкновения».

Это исследование было частично поддержано обсерваторией ALMA и Фондом Саймонса.

Leave a Comment