Obserwacje rzucają światło na lotne procesy, które kształtują układy gwiazdowe podobne do naszego, oferując unikalne spojrzenie na pierwotne etapy formowania się planet.
Astronomowie uchwycili coś, co wydaje się być migawką masywnego zderzenia gigantycznych asteroid w Beta Pictoris, sąsiednim układzie gwiazdowym znanym z młodego wieku i burzliwej aktywności związanej z powstawaniem planet.
Beta Pictoris jest w wieku, w którym formowanie się planet w strefie planet ziemskich wciąż trwa poprzez zderzenia gigantycznych asteroid – zatem możemy tam zobaczyć formowanie się planet skalistych i innych ciał w czasie rzeczywistym – powiedziała Christine Chen, astronom z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa w Baltimore, która kierowała badaniami. Jej zespół zauważył znaczące zmiany w sygnaturach energetycznych emitowanych przez ziarna pyłu wokół Beta Pictoris, porównując nowe dane z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) z obserwacjami Kosmicznego Teleskopu Spitzera (SST) z 2004 i 2005 roku. Dzięki szczegółowym pomiarom dokonanym przez JWST zespół śledził skład i rozmiar cząstek pyłu dokładnie w obszarze analizowanym wcześniej przez SST.
Koncentrując się na cieple emitowanym przez krystaliczne krzemiany – minerały powszechnie występujące wokół młodych gwiazd, a także na Ziemi i innych ciałach niebieskich – naukowcy nie znaleźli żadnych śladów cząstek zaobserwowanych wcześniej w latach 2004–2005. Sugeruje to, że około 20 lat temu doszło do kataklizmicznego zderzenia asteroid i innych obiektów, które rozbiły się na drobne cząsteczki pyłu mniejsze niż pyłek kwiatowy. Uważamy, że cały ten pył jest tym, co początkowo widzieliśmy w danych z SST z 2004 i 2005 roku – powiedziała Chen, która jest również astronomem w Space Telescope Science Institute (także w Baltimore). Dzięki nowym danym z JWST najlepszym wyjaśnieniem, jakie mamy, jest to, że w rzeczywistości byliśmy świadkami następstw rzadkiego, kataklizmicznego zderzenia między dużymi ciałami wielkości asteroidy, oznaczającego całkowitą zmianę w naszym rozumieniu tego układu gwiazdowego. Nowe dane sugerują, że pył, który został rozproszony na zewnątrz przez promieniowanie z centralnej gwiazdy układu, nie jest już wykrywalny. Początkowo pył w pobliżu gwiazdy nagrzewał się i emitował promieniowanie cieplne, które zidentyfikowały instrumenty SST. Teraz pył, który ochłodził się w miarę oddalania się od gwiazdy, nie emituje już tych cech termicznych. Kiedy SST zbierał wcześniejsze dane, naukowcy zakładali, że coś w rodzaju małych ciał, które się ścierają, będzie mieszać i uzupełniać pył w miarę upływu czasu. Jednak nowe obserwacje JWST pokazują, że pył zniknął i nie został zastąpiony. Ilość wyrzuconego pyłu jest około 100 tysięcy razy większa od asteroidy, która zabiła dinozaury –powiedziała Chen.
Beta Pictoris, znajdująca się około 63 lata świetlne od Ziemi, od dawna stanowi obiekt zainteresowania astronomów ze względu na swoją bliskość i losowe procesy, w których zderzenia, wietrzenie przestrzeni kosmicznej i inne czynniki związane z tworzeniem planet będą kształtować los tego układu.
Mająca zaledwie 20 milionów lat – w porównaniu do naszego Układu Słonecznego liczącego 4,5 miliarda lat – Beta Pictoris znajduje się w kluczowym wieku, w którym uformowały się olbrzymie planety, ale planety ziemskie mogą nadal się tworzyć. Posiada co najmniej dwa znane gazowe olbrzymy, Beta Pic b i c, które również wpływają na otaczający pył i zanieczyszczenia.
Czy cały ten proces formowania się ziemskich i olbrzymich planet jest powszechny, czy rzadki? A jeszcze bardziej podstawowe pytanie brzmi: Czy układy planetarne takie jak Układ Słoneczny są rzadkie? – powiedział Kadin Worthen, doktorant astrofizyki na Uniwersytecie Johnsa Hopkinsa. Staramy się zrozumieć, jak dziwni lub przeciętni jesteśmy.
Nowe odkrycia podkreślają również niezrównaną zdolność JWST do odkrywania zawiłości egzoplanet i układów gwiazdowych, donosi zespół. Oferują one kluczowe wskazówki dotyczące tego, w jaki sposób architektura innych układów słonecznych przypomina nasz, i pozwala lepiej zbadać, w jaki sposób wczesne zawirowania wpływają na atmosferę planet, zawartość wody i inne ważne aspekty decydujące o zamieszkiwalności.
Większość odkryć dokonanych przez JWST pochodzi z bezpośrednich obserwacji za jego pomocą – powiedział współautor Cicero Lu, były doktorant w Johns Hopkins w dziedzinie astrofizyki. W tym przypadku jednak nasze ustalenia biorą się z tego, czego JWST nie widział.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Źródło: JHU
Na ilustracji: Wizja artystyczna gwiazdy Beta Pictoris i jej gazowego olbrzyma Beta Pictoris b. Źródło: NASA/LYNETTE COOK
