Die Geschichte unseres Sonnensystems wird von Kollisionen unterbrochen. Kollisionen halfen, die terrestrischen Planeten zu erschaffen und die Herrschaft der Dinosaurier zu beenden. Und eine massive Kollision zwischen der Erde und einem alten Körper namens Theia hat wahrscheinlich den Mond erschaffen.
Jetzt haben Astronomen Hinweise auf eine Kollision zweier Exoplaneten in einem fernen Sonnensystem gefunden.
Unser Sonnensystem ist jetzt im Vergleich zu seinen jungen Jahren ein relativ ruhiger Ort. Wenn wir Planeten kollidieren sehen wollen, müssen wir auf weit entfernte Systeme schauen. Das tat ein Team von Astronomen, als es das Spitzer-Weltraumteleskop und die Bodenobservatorien auf BD +20 307 ausrichtete, ein etwa 300 Lichtjahre entferntes Doppelsternsystem.
Die Sterne in diesem System sind etwa eine Milliarde Jahre alt, alt genug, um sich bis zu Kollisionen beruhigt zu haben. Doch als sie es vor etwa einem Jahrzehnt betrachteten, sahen sie herumwirbelnde Trümmer, die wärmer waren, als sie erwartet hatten. In einem System mit Milliarden Jahre alten Sternen sollten alle Trümmer inzwischen abgekühlt sein, sodass ihre Anwesenheit auf eine neuere Kollision hindeutet.
Diese Beobachtungen sind ein Jahrzehnt alt, und in jüngerer Zeit verwendeten Astronomen SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy), um das BD +20 307-System erneut zu untersuchen. Sie fanden heraus, dass die Infrarothelligkeit der Trümmer um etwa 10 % zugenommen hatte, was darauf hindeutet, dass sich noch mehr warme Trümmer im System befinden.
„Angesichts des reifen Alters von BD +20 307 ist es äußerst ungewöhnlich, dass das System so große Mengen an warmem Staub innerhalb von ~1 AE enthält.“
Aus „Studien der Entwicklung von warmem Staub, der BD +20 307 mit SOFIA umgibt“
Diese Ergebnisse werden im Astrophysical Journal veröffentlicht. Die Hauptautorin ist Maggie Thompson, eine Doktorandin an der UC Santa Cruz. Der Titel der Arbeit lautet „ Untersuchung der Entwicklung von warmem Staub, der BD +20 307 umgibt, mit SOFIA . '
„Der warme Staub um BD +20 307 gibt uns einen Einblick, wie katastrophale Einschläge zwischen felsigen Exoplaneten aussehen könnten“, sagte Thompson. „Wir wollen wissen, wie sich dieses System nach dem extremen Aufprall entwickelt.“
Unser Sonnensystem hat Ansammlungen von felsigen Trümmern wie dem Asteroidengürtel. Aber es sind alte, kalte Trümmer, das Ergebnis uralter Kollisionen. Es ist auch weiter von der Sonne entfernt als die Trümmerscheibe in BD +20 307. Wenn eine ferne Zivilisation unser Sonnensystem betrachtet, würde sie das Alter der Sonne und die Position und Temperatur der felsigen Trümmer messen und es wäre sinnvoll.
„Dies ist eine seltene Gelegenheit, katastrophale Kollisionen zu untersuchen, die sich spät in der Geschichte eines Planetensystems ereignen.“
Alycia Weinberger, leitende Ermittlerin.
Aber im BD +20 307-System stimmt etwas nicht ganz. Es sollte einfach nicht so viel Staub so warm sein, so nah an den Doppelsternen. Wenn massive Kollisionen zwischen Planeten nur in den chaotischen frühen Lebensjahren eines Sonnensystems passieren, dann hätte dieser Staub längst verschwunden sein müssen. Typischerweise wird der Staub durch eine Kollisionskaskade entfernt, bei der wiederholte Kollisionen das Gestein kontinuierlich in immer kleinere Stücke aufbrechen. Schließlich sind die Stücke so klein, dass der Strahlungsdruck der Sterne sie wegbläst.
„Dies ist eine seltene Gelegenheit, katastrophale Kollisionen zu untersuchen, die spät in der Geschichte eines Planetensystems auftreten“, sagte Alycia Weinberger, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Department of Terrestrial Magnetism der Carnegie Institution for Science in Washington und leitende Forscherin des Projekts. „Die SOFIA-Beobachtungen zeigen Veränderungen in der Staubscheibe auf einer Zeitskala von nur wenigen Jahren.“
SOFIA im Flug, mit exponiertem Teleskop. SOFIA ist ein Infrarot-Observatorium in einer umgebauten Boeing 747. Es führt sein 2,7-Meter-Teleskop in die Stratosphäre (38.000 bis 45.000 Fuß), wo es über 95% der Infrarot-blockierenden Atmosphäre der Erde ist. Bild: NASA/Jim Ross
Es gibt andere mögliche Erklärungen für diesen warmen Staub. Es könnte sich den Sternen nähern und mehr Energie absorbieren. Aber das ist unwahrscheinlich, dass dies in nur 10 Jahren der Fall ist, was in astronomischer Hinsicht nur ein kurzer Moment ist. Dies ist auch unwahrscheinlich, da der Staub mit zunehmender Staubkorngröße durch die Kollisionskaskade eher durch die Sonneneinstrahlung ausgestoßen wird.
Es gibt einen anderen Prozess, der das Staubverhalten um einen Stern herum bestimmt. Es heißt die Poynting-Robertson-Effekt . Es ist eine Art Widerstand, der dazu führen kann, dass Partikel, die zu groß sind, um von der Sonnenstrahlung weggeblasen zu werden, spiralförmig in den Stern gelangen. Wenn sich der Staub dem Stern nähert, wird es wärmer.
In ihrem Beitrag diskutieren die Autoren einige andere Möglichkeiten. Beide Sterne in diesem System sind Sterne vom Typ F, die normalerweise nicht variabel sind. Aber in binären Paaren können sie sein, auch wenn ihre Variabilität mit dem Alter abnimmt.
Wenn da ist Variabilität in einem oder beiden Sternen, und wenn die die Sterne umgebende Trümmerscheibe relativ zur Bahnebene der Sterne geneigt ist, könnte dies die Erwärmung der Trümmerscheibe verursachen. Wenn heiße Flecken auf den Sternen mehr Röntgenstrahlen erzeugen und die Trümmerscheibe geneigt ist, könnte dies die Erwärmung der Trümmer verursachen, die die Astronomen entdeckt haben.
Die Autoren sagen, dass weitere Beobachtungen erforderlich sind, bevor eine endgültige Schlussfolgerung gezogen werden kann. Aber im Moment passt eine planetarische Kollision am besten zu den Beweisen. Und das bedeutet, dass es hier eine echte Chance gibt. Wie sie in ihrem Abschluss sagen: „Das Verständnis von BD +20 307 und anderen ähnlichen Systemen mit extrem staubigen Trümmerscheiben könnte unser Wissen über katastrophale Kollisionen, die Auswirkungen von Doppelsternen auf Trümmerscheiben und die Entwicklung von Planetensystemen verbessern.“
Mehr:
- Pressemitteilung: Wenn Exoplaneten kollidieren
- Forschungsbericht: Untersuchung der Entwicklung von warmem Staub, der BD +20 307 umgibt, mit SOFIA
- Wikipedia: Zirkumstellare Trümmerscheibe
