Сравнив данные космического телескопа «Спитцер», собранные в 2004-2005 годах, и последние данные «Джеймса Уэбба», полученные в 2023 году, ученые обнаружили свидетельства катастрофического столкновения пары гигантских астероидов в близкой планетарной системе Бета Живописца.
Столкновение произошло около 20 лет назад и превратило тела в очень мелкие частицы пыли, по словам ученых, «меньше, чем пыльца или сахарная глазурь». Эта самая пыль была обнаружена «Спитцером», но только теперь, когда «Уэбб» снова наблюдал за системой (и не нашел никаких следов), мы узнали, что это была за пыль. По оценкам ученых, масса пыли, поднятой в результате столкновения, примерно в 100 000 раз превышает массу астероида, погубившего динозавров на Земле.
Результаты были представлены на 244-м заседании Американского астрономического общества в Мэдисоне, штат Висконсин, авторами исследования из Университета Джонса Хопкинса.
Бета Живописца, формирующаяся планетарная система
Бета Живописца, расположенная в 63,4 световых годах от Земли, представляет собой интересный объект для наблюдений астрономов. Это очень молодая звездная система, возраст которой составляет менее 20 миллионов лет – ключевой возраст, который в нашей ранней Солнечной системе совпал с формированием планет-гигантов и ранним развитием планет земного типа.
Поскольку она еще очень молода, диск газа и пыли в этой системе значительно более бурный, чем наш (в настоящее время). Поэтому мы изучаем ее, чтобы понять, насколько хаотичной, турбулентной и сложной была среда в планетарной системе, подобной Солнечной, более 4 миллиардов лет назад, когда она еще только формировалась.
В настоящее время у Бета Живописца есть как минимум два известных газовых гиганта, Бета Пик b и c, которые также влияют на окружающие астероиды, пыль и обломки. Эти две планеты были непосредственно замечены и подтверждены телескопами Европейской южной обсерватории. Известно, что ни одна из каменистых планет еще не сформировалась.
Бета Живописца демонстрирует избыток инфракрасного излучения по сравнению с обычными звездами своего типа, что вызвано большим количеством пыли и газа вблизи звезды. Детальные наблюдения в прошлом выявили наличие большого диска из пыли и газа, вращающегося вокруг нее. Это был первый диск из мусора, который был изображен вокруг звезды, отличной от Солнца.
От «Спитцера» до «Уэбба»: сила инфракрасного излучения
Сравнив данные наблюдений «Спитцера» и «Уэбба», исследователи выявили значительные изменения в инфракрасных сигнатурах пылевых зерен вокруг Беты Живописца. Используя детальные измерения «Уэбба», команда проследила за составом и размером пылевых частиц именно в той области, которая ранее анализировалась «Спитцером».
Сфокусировавшись на тепловом излучении кристаллических силикатов — минералов, обычно встречающихся вокруг молодых звезд, — ученые не обнаружили никаких следов частиц, которые ранее наблюдались в 2004-2005 годах.
Это позволило им выдвинуть гипотезу, что около 20 лет назад произошло катастрофическое столкновение астероидов, которое породило большое пылевое облако, обнаруженное Спитцером. Оно рассеялось и теперь не поддается обнаружению, поэтому на снимках «Уэбба» нет никаких следов.
Действительно, сначала пыль, оставшаяся после столкновения, была нагрета близостью к звезде и испускала тепловое излучение, а теперь, когда она остыла по мере удаления от звезды, она не испускает никакого излучения.
Это открытие еще раз подчеркивает непревзойденную способность телескопа «Уэбб» раскрывать сложную природу экзопланет и звездных систем, пусть даже косвенным путем, как в данном случае. Инфракрасные наблюдения, подобные наблюдениям «Спитцера» и «Уэбба», дают ключевые подсказки о том, как архитектура других звездных систем похожа на нашу собственную. А также о том, как эти архитектуры влияют на формирование планетарных атмосфер, распределение содержания воды и потенциальную обитаемость.