Astronomowie odkryli zderzenie planetozymali w układzie gwiazdy Fomalhaut

Naukowcy dostrzegli efekty kolizji kosmicznych skał w systemie gwiazdy Fomalhaut, znajdującym się 25 lat świetlnych od Układu Słonecznego – informuje Northwestern University. Odkrycie jest wynikiem analizy obiektu sfotografowanego w 2008 r. przez Teleskop Hubble’a, który początkowo uznano za planetę.

Kolizja w systemie gwiazdy Fomalhaut

.Planetę nazwano Fomalhaut b, a w 2015 r. w konkursie Międzynarodowej Unii Astronomicznej nadano jej nazwę Dagon.

W systemie tym znajduje się też wielki dysk pyłowy. Okazało się, że planeta zaczęła powodować problemy interpretacyjne. Zaczęto mieć wątpliwości, czy jest to rzeczywiście ciało planetarne, czy może jednak ekspandujący obłok pyłu. Zwłaszcza że w efekcie obserwacji z 2023 r. okazało się, iż obiekt zniknął. Za to pojawił się inny punkt świetlny, w nieco innym miejscu. Po starannym porównaniu nowych zdjęć z archiwalnymi okazało się, że są to dwa różne obiekty.

Zniknięcie Fomalhaut b pasuje do hipotezy, że był to rozpraszający się obłok pyłu, prawdopodobnie wytworzony w efekcie kolizji. Pojawienie się drugiego obiektu także pasuje do tej hipotezy – jako kolejna kolizja pomiędzy planetozymalami, czyli skalistymi ciałami, z których powstały planety (na przykład tak działo się w początkach Układu Słonecznego). Umiejscowienie i jasność nowego obiektu przypominają własności tego zaobserwowanego kilkanaście lat wcześniej.

Na podstawie teorii obliczono, że w systemie Fomalhaut powinna zachodzić jedna taka kolizja na sto tysięcy lat albo rzadziej. Tymczasem w okresie kilkunastu lat dostrzeżono aż dwie. Wydaje się to niewiarygodne, ale analizowano dalej. Aby mieć pewność, dokonano czterech niezależnych analiz potwierdzających, że zaobserwowano zjawiska tymczasowe w dysku pyłowym wokół gwiazdy Fomalhaut.

Łatwość obserwacyjnego pomylenia efektów takich kolizji ze światłem odbijanym przez planety powinna być brana pod uwagę w przyszłych detekcjach planet pozasłonecznych. Nowa generacja wielkich teleskopów, takich jak budowane obecnie Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT) czy Wielki Teleskop Magellana (GMT), będzie w stanie bezpośrednio fotografować planety w ekosferach wokół swoich gwiazd. Zapewne pozwoli też lepiej rozróżniać efekty kolizji od faktycznych planet.

Naukowcy planują dalej monitorować dysk gwiazdy Fomalhaut. Będą śledzić ewolucję drugiej z kolizji, aby odkryć więcej szczegółów na temat dynamiki takich zdarzeń. Chcą użyć podczerwonej kamery NIRCam na Kosmicznym Teleskopie Jamesa Webba (JWST). Będzie ona w stanie dostarczyć informacji niedostępnych dla instrumentu używanego na Teleskopie Hubble’a. Być może uda się ustalić rozmiar oraz skład chemiczny ziaren pyłu w obłoku, a także sprawdzić, czy obłok zawiera wodę i lód.

Wyniki badań opublikowano w „Science”. Pierwszym autorem artykułu jest Paul Kalas z University of California w Berkeley (USA). W międzynarodowym zespole znajduje się także Jason Wang z Northwestern University (USA). 

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy” – cały artykuł [LINK]

PAP/eg