Аннотация:
Астрономы использовали космический телескоп имени Джеймса Уэбба НАСА для углубленного изучения редкого типа молодой звездной системы и впервые выявили следы столкновений между разными типами планет по составу их пыли. Результаты исследования показывают, что большое количество пыли, окружающей далекие звезды, не только фиксирует жестокий процесс удара в период формирования планет, но также может помочь ученым понять историю раннего формирования Луны и даже Земли.
Научное сообщество долгое время считало, что на заре существования Солнечной системы объект размером с Марс под названием «Тейя» яростно столкнулся с молодой Землей. В результате удара большое количество камня испарилось и было выброшено в космос, а в конечном итоге часть обломков собралась и образовала Луну. Считается, что это событие, известное как «гипотеза большого удара», глубоко изменило первоначальное состояние Земли.
Однако в других звездных системах ученые не могут напрямую наблюдать эти столкновения, поскольку формирующиеся планеты слишком малы и находятся далеко от нас. Поэтому они занялись поиском следов пыли, оставшейся после столкновения. Исследовательская группа использовала данные телескопа Уэбб и бывшего космического телескопа Спитцер для исследования особой звездной системы, называемой «диск экстремального мусора». Такие системы необычайно богаты теплой пылью и расположены в регионах, аналогичных орбитам скалистых планет нашей солнечной системы.
Теоретические модели предсказывали, что этот тип среды будет обычным явлением, но фактические наблюдения показывают, что он встречается крайне редко. В настоящее время известно, что только около 1% молодых звезд обладают характеристиками этой стадии. В конечном итоге исследователи собрали 21 образец экстремального диска обломков, в том числе пять целей из архивных данных Спитцера и 16 целей, полученных в результате наблюдений телескопа Уэбб, тем самым создав самую большую библиотеку образцов такого рода на сегодняшний день.
Анализируя уникальные спектральные характеристики пыли в среднем инфракрасном диапазоне, исследовательская группа успешно определила содержащийся в ней минеральный состав. Было обнаружено, что эти диски обломков можно разделить на две большие категории: диски обломков, богатые кремнеземом, и диски обломков, бедные кремнеземом.
Исследователи полагают, что пыль, богатая кремнеземом, вероятно, возникла в результате высокоэнергетических столкновений между объектами размером с Марс. Такие удары могут привести к испарению большого количества горного материала и образованию обильного кремнистого обломка. Рассматриваемые компоненты имеют характеристики, аналогичные вулканическим стеклам на Земле, таким как обсидиан. Около трети дисков обломков в исследуемой выборке относились к этому типу.
В оставшихся двух третях образцов преобладали материалы с низким содержанием кремнезема. Исследователи предполагают, что этот тип пыли может возникнуть в результате относительно мягких столкновений или столкновений между объектами размером с Луну. Одним из главных минералов является форстерит, который встречается на Земле в зеленом песке некоторых гавайских пляжей.
Исследования показывают, что, выявив эти различия в минеральном составе, астрономы могут сделать выводы об интенсивности и масштабе столкновений в далеких звездных системах, даже если сами столкновения невозможно наблюдать напрямую. Другими словами, пыль подобна «ископаемой летописи», которая сохраняет историю катастрофических воздействий, помогая ученым реконструировать ключевые этапы процесса формирования планеты.
Агнес Коспал, астроном обсерватории Конкой в Венгрии, принимавшая участие в исследовании, сказала, что среднее инфракрасное излучение и четкие спектральные характеристики, зафиксированные телескопом Уэбба, интересны, поскольку эти данные позволяют исследовательской группе точно определить химический состав пыли.
Исследователи отметили, что впервые научное сообщество собрало достаточное количество образцов экстремальных дисков обломков, чтобы по-настоящему понять роль этой особой стадии в формировании и эволюции планет. Поскольку телескоп Уэбба продолжает проводить наблюдения, ожидается, что будущие исследования и дальше выявят события столкновений космического масштаба, подобные тем, которые произошли во время формирования Земли и Луны, и помогут людям глубже понять, как скалистые планеты рождаются в хаосе и столкновении.
Комментарии