«Ці зіткнення надзвичайно рідкісні, а тому це велика вдача, що ми можемо їх побачити», — сказав Андрас Ґаспар (András Gáspár) з Аризонського університету в м. Тусон. «Ми вважаємо, що були в потрібному місці у потрібний час з Космічним телескопом імені Габбла, щоб стати свідками такої малоймовірної події».

Ця діаграма ілюструє те, що астрономи, на підставі кількарічних спостережень за допомогою Космічного телескопа імені Габбла, вважають доказами для першого в історії виявлення наслідків зіткнення планетарного масштабу в іншій зоряній системі. Кольорове зображення ліворуч, отримане «Габблом», — це величезне кільце з крижаних уламків, що оточують зорю Фомальгаут. Вона міститься від Землі на відстані 25 світлових років. Зоря така яскрава, що для екранування її світла використовували чорний диск: тільки так вдалося сфотографувати пильне кільце навколо неї. У 2008 році астрономи побачили об’єкт, який вони вважали першим прямим зображенням планети, що обертається навколо цієї зорі. Однак до 2014 року кандидат векзопланету побляк на зображеннях від «Габбла». Найкраща інтерпретація полягає в тому, що об’єкт взагалі ніколи не був повністю сформованою планетою, а є хмарою пилу. Вона виникла внаслідок зіткнення двох малих тіл розмірами близько 200 км. Після утворення хмара стала розширюватися. Діаграма праворуч ґрунтується на моделюванні хмари, що розширюється та згасає. Розміри хмари, утвореної дуже дрібними пиловими частинками, наразі становлять приблизно 320 мільйонів км. Такіруйнування, за оцінками, трапляються навколо Фомальгаут раз на 200 000 років. Тому «Габбл»знайшов потрібне місце у потрібний час, щоб зафіксувати цю швидкоплинну подію. Фото з сайту www.nasa.gov.

«Система Фомальгаут — це найкраща лабораторія для перевірки усіх наших уявлень про те, як розвиваються екзопланети та планетні системи», — додав Джордж Рік (George Rieke) з обсерваторії Стюарда Аризонського університету. «У нас є докази таких зіткнень в інших системах, але жодної такої події в Сонячній системі не спостерігалося. Це приклад того, як планети руйнують одна одну».

Про об’єкт під назвою Фомальгаут b астрономи вперше оголосили у 2008 році, ґрунтуючись на даних, отриманих у 2004 та 2006 роках. Його було добре видно на зображеннях, отриманих «Габблом» протягом кількох років спостережень: на них виявили цятку, яка рухається довкола зорі. До того часу докази існування екзопланет головно знаходили за допомогою непрямих методів реєстрації, зокрема за дуже малими коливаннями руху зорі та за зменшенням випромінювання від неї, спричиненим явищем транзиту (екзопланета проходить перед диском материнської зорі й екранує частину її світла).

Однак, на відміну від інших прямо виявлених екзопланет, у випадку з Фомальгаут b загадки з’явилися одразу після відкриття об’єкта. Він був незвично яскравим у видимому світлі, але не проявляв себе зовсім в інфрачервоному світлі. Астрономи здогадувались, що додаткове випромінювання виходить з величезної оболонки або кільця пилу, що оточує планету. Появу цього утворення могло спричинити зіткнення тіл. Орбіта Фомальгаут b також була незвичною, можливо, дуже ексцентричною.

«Наше дослідження, в якому проаналізовано всі наявні архівні дані від “Габбла” про Фомальгаут, виявило кілька характеристик, які разом дають картину того, що об’єкт розміром планети, можливо, ніколи взагалі не існував», — сказав Ґаспар.

Науковці підкреслюють, що останній цвях в домовину було забито тоді, коли аналіз зображень від «Габбла», зроблених у 2014 році, показав, що об’єкт зник. Раніше отримані зображення також показали, що об’єкт з часом постійно зникає. «Зрозуміло, що Фомальгаут b робить вчинки, які не варто робити справжній планеті», — сказав Ґаспар.

Інтерпретація явища полягає в тому, що Фомальгаут b повільно розширюється після катастрофи. Вона спричинила появу хмари, що розсіюється. Беручи до уваги всі наявні дані, Ґаспар та Ріке вважають, що зіткнення відбулося незадовго до перших спостережень, зроблених у 2004 році. Нині хмару сміття складають частинки пилу близько 1 мікрона (1/50 діаметра волосся людини) — об’єкти такого розміру не можна виявити за допомогою Космічного телескопа імені Габбла. Згідно з оцінками, пилова хмара наразі розширилася до розмірів, більших за поперечник орбіти Землі навколо Сонця.

Це відео імітує те, що астрономи, на підставі кількарічних спостережень за допомогою Космічного телескопа імені Габбла, вважають доказами для першого в історії виявлення наслідків зіткнення планетарного масштабу в іншій зоряній системі. Кольорове зображення ліворуч, отримане за допомогою Космічного телескопа імені Габбла, показує величезне кільце з крижаних уламків, що оточують зорю Фомальгаут. Динамічна діаграма праворуч — це імітація хмари, що розширюється і згасає, на основі спостережень «Габбла», зроблених протягом декількох років. Відео з сайту www.nasa.gov.

Не менш загадковим на думку науковців є те, що об’єкт, імовірно, має не еліптичну орбіту, як має бути у планети, а рухається по шляху, щоб «втекти» від зорі. Це ґрунтується на всіх спостережних даних, які використали науковці для оцінки орбіти об’єкта. «Нещодавно утворена масивна пилова хмара, що зазнає значного впливу випромінювання від зорі Фомальгаут, перебуватиме на такій орбіті», — сказав Ґаспар. «Наша модель здатна пояснити всі незалежні спостережувані параметри системи: її швидкість розширення, згасання та траєкторію».

Оскільки Фомальгаут b міститься у величезному кільці крижаного сміття, що оточує зорю, то тіла, які стикаються, ймовірно, є сумішшю льоду та пилу, як комети з Поясу Койпера на зовнішній окраїні Сонячної системи. Ґаспар і Ріке обчислили, що кожне з цих кометоподібних тіл має діаметр близько 200 кілометрів — це приблизно вдвічі менше поперечника астероїда Вести.

На думку авторів, їх модель пояснює всі спостережувані характеристики Фомальгаут b. Складне динамічне моделювання пилу, виконане на кластері комп’ютерів в Аризонському університеті, показує, що така модель здатна кількісно пояснити всі спостережені дані. За підрахунками авторів, у системі Фомальгаут, розташованій приблизно за 25 світлових років від Землі, одна з таких подій може траплятися лише кожні 200 000 років.

Ґаспар та Ріке разом з іншими членами розширеної наукової групи планують спостерігати систему Фомальгаут за допомогою майбутнього космічного телескопа Джеймса Вебба у перший рік його роботи. Науковці будуть прямо спостерігати внутрішні теплі ділянки системи, вперше просторово розділяючи невловимий пояс астероїдів — компонент позасонячної планетної системи.

Дослідники шукатимуть екзопланети, що обертаються навколо Фомальгаут, і які можуть гравітаційно формувати зовнішній диск. Вони також проаналізують хімічний склад диска.

Статтю науковців «New HST [Hubble] data and modeling reveal a massive planetesimal collision around Fomalhaut» 20 квітня 2020 року оприлюднив журнал The Proceedings of the National Academy of Sciences («Наукові записки Національної академії наук»).

За інф. з сайту www.nasa.gov підготував Іван Крячко