Dane dotyczące omawianej chmury pyłu mogą być cennym odniesieniem do historii Układu Słonecznego, a także do gwiazd o osobliwych wzorcach przyciemniania, takich jak KIC 8462852. Dla przypomnienia, jedna z wiodących teorii głosi, że Księżyc powstał za sprawą kolizji Ziemi z inną planetą.
„Po raz pierwszy uchwyciliśmy zarówno czerwoną poświatę pyłu, jak i zamglenie, które pył powoduje, gdy obłok przechodzi przed gwiazdą.”, powiedział astronom Everett Schlawin ze Steward Observatory Uniwersytetu w Arizonie.
Proces powstawania gwiazd i planet
Gwiazda, wokół chmura pyłu krąży, jest bardzo młoda – ma zaledwie 10 milionów lat. Jej nazwa to HD 166191. Dlatego że powstała niedawno wciąż jest otoczona sporą ilością materii pozostałej po procesie formowania.
Gwiazdy rodzą się z gęstych węzłów w obłokach gazu molekularnego unoszących się w przestrzeni. W odpowiednich warunkach jeden z takich węzłów zapada się pod wpływem własnej grawitacji i zaczyna się obracać. Gdy ten rotuje, otaczająca go materia spłaszcza się w dysk, który niczym nitka na szpulce zwija się w gwiazdę, napędzając jej wzrost.
Kiedy proces powstawania gwiazdy dobiega ku końcowi, wszystko, co pozostaje w jej otoczeniu, staje się dyskiem protoplanetarnym. Ziarna pyłu w tym dysku z czasem łączą się w odpowiednio duże kępy, które dają początek planetom, asteroidom, kometom, księżycom, planetom karłowatym i nie tylko.
W dysku protoplanetanym może dochodzić do licznych kolizji między powstającymi obiektami. Ba, kolizje te często determinują, jak układ planetarny będzie wyglądać. Jak wspomniałam, za sprawą kolizji Ziemi z inną planetą w Układzie Słonecznym mamy Księżyc. Nie jest jednak pewne, czy kolizja powstających obiektów zawsze pozostawia ocalałych.
Gigantyczne pozostałości po kolizji
Zespół astronomów, któremu przewodziła Kate Su ze Steward Obserwatory, wykorzystał dane z niedziałającego już Kosmicznego Teleskopu Spitzera, by uzyskać informacje na temat HD 166191 z zakresu podczerwieni. Fale o takiej długości mogą przenikać obłoki pyłów, co pozwala zobaczyć, jakie procesy zachodzą w środowiskach przez nie zasłoniętych. Ponadto, światło gwiazdy pochłonięte i ponownie wyemitowane przez pył świeci jasno w podczerwieni.
W latach 2015 – 2019 naukowcy zebrali 128 zestawów danych dotyczących HD 166191, szukając krążących wokół niej obłoków pyłu, które mogłyby świadczyć o tym, że doszło do kolizji planetozymali, czyli zalążków planet. W 2018 roku trafili na sygnał, który szukali – rozjaśnienie w podczerwieni, które zasugerowało zwiększenie się ilości pyłu, który przyblokował światło gwiazdy. Przyciemnienie gwiazdy zaobserwowały też teleskopy naziemne w zakresie światła widzialnego. Co więcej, teleskopy te dostrzegły przyciemnienie 142 dni wcześniej, gdy Spitzer nie prowadził obserwacji.
Dane zebrane podczas tranzytu w wielu zakresach fal pokazały, że wspomniany sygnał prawdopodobnie został wygenerowany przez pozostałości dwóch planetozymali, które zderzyły się ze sobą, rozpraszając pył w całej okolicy. Wcześniejsze obserwacje z naziemnego teleskopu zasugerowały, że chmura pyłu okrąża gwiazdę w ciągu 142 dni, czyli znajduje się od niej jakieś 0,62 jednostki astronomicznej. Jest to odległość, w obrębie której mogą powstawać planety skaliste.
Dane z wielu tranzytów pozwoliły naukowcom prześledzić proces ewolucji chmury pyłu. Ta zmieniła się gwałtownie między pierwszym a drugim tranzytem – stała się znacznie większa i znacznie mniej przejrzysta. Zaczęła pokrywać obszar co najmniej trzy razy większy niż gwiazda. Dane z Kosmicznego Teleskopu Spitzera zasugerowały jednak, że tylko niewielka cześć obłoku przeszła między nami a gwiazdą. Zatem, możliwe że w rzeczywistości chmura była znacznie, znacznie większa, być może setki razy większa niż gwiazda.
Reakcja łańcuchowa
Aby powstało tak dużo pyłu, zespół obliczył, że do zderzenia musiało dojść między dwoma ciałami o wielkości planety karłowatej – średnicy od około 400 do 600 kilometrów. Początkowo kolizja musiała wytworzyć tak dużo ciepła, że część ich materii dosłownie wyparowała. Reszta rozleciała się na fragmenty, które ciągle rykoszetowały i zderzały się ze sobą, a także innymi skałami w pobliżu, tworząc jeszcze więcej pyłu.
Do czasu, gdy doszło do trzeciego tranzytu, po chmurze prawie nic nie zostało. To powiedziawszy, całe środowisko wokół gwiazdy stało się dwukrotnie bardziej zapylone niż przed zderzeniem. Sugeruje to, że pozostałości po kolizji szybko się rozproszyły. To z kolei oznacza, że obłoki pyłu niekoniecznie wyjaśniają, dlaczego jasność niektórych gwiazd spada w osobliwy sposób.
W przyszłości naukowcy zamierzają nadal monitorować HD 1661919, by zobaczyć, czy uda im się dostrzec kolejne fascynujące zmiany w jej dysku protoplanetarnym. Kto wie, być może jej obserwacje pomogą wyjaśnić procesy, które prowadzą do powstania pełnych układów planetarnych taki jak nasz.
Źródło: Uniwersytet w Arizonie, fot. tyt. NASA/JPL-Caltech