Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb προσφέρει μια σπάνια ματιά σε βίαιες συγκρούσεις που μπορεί να έμοιαζαν με εκείνη από την οποία σχηματίστηκε η Σελήνη. Η ανάλυση 21 ακραίων δίσκων συντριμμιών γύρω από νεαρά άστρα δείχνει ότι η χημική σύσταση της σκόνης μπορεί να αποκαλύψει πόσο ισχυρές ήταν οι συγκρούσεις.
Σκόνη από πλανητικά «εργοτάξια»
Γύρω από νεαρά άστρα υπάρχει αρχικά ένας πλούσιος σε αέριο πρωτοπλανητικός δίσκος. Με τον χρόνο, το αέριο απομακρύνεται και μένει ένας δίσκος συντριμμιών. Σε μια σπάνια κατηγορία, όμως, παραμένουν ασυνήθιστα μεγάλες ποσότητες θερμής σκόνης κοντά στο άστρο, στην περιοχή όπου θα μπορούσαν να κινούνται βραχώδεις πλανήτες.
Η ομάδα της Kate Su από το Space Science Institute μελέτησε 21 τέτοιους «ακραίους δίσκους συντριμμιών». Πέντε προέρχονταν από αρχειακές παρατηρήσεις του Spitzer και 16 παρατηρήθηκαν με το Webb, εκ των οποίων οι 12 για πρώτη φορά. Οι ερευνητές επιβεβαίωσαν τρία κοινά χαρακτηριστικά: πολύ μικρούς κόκκους σκόνης, υψηλή συγκέντρωση θερμής σκόνης και ακανόνιστες μεταβολές στη φωτεινότητα.
Η χημεία δείχνει την ένταση της σύγκρουσης
Τα φάσματα στο υπέρυθρο αποκάλυψαν ότι οι δίσκοι χωρίζονται σε δύο βασικές ομάδες: εκείνους που είναι πλούσιοι σε πυρίτιο και εκείνους που είναι φτωχοί σε πυρίτιο. Η διάκριση έχει σημασία επειδή τα ορυκτά της σκόνης λειτουργούν σαν αποτύπωμα του γεγονότος που τη δημιούργησε.
Περίπου το ένα τρίτο του δείγματος είναι πλούσιο σε πυρίτιο. Σύμφωνα με την ερμηνεία της μελέτης, αυτοί οι δίσκοι πιθανότατα σχηματίστηκαν από εξαιρετικά ενεργητικές συγκρούσεις σωμάτων μεγέθους Άρη, αρκετά ισχυρές ώστε να εξατμίσουν μεγάλο μέρος του βραχώδους υλικού. Οι υπόλοιποι, φτωχοί σε πυρίτιο, φαίνεται να συνδέονται με ηπιότερες συγκρούσεις, μεταξύ άλλων και με πλάγιες προσκρούσεις σωμάτων μεγέθους Σελήνης.
Υπάρχει και μια χρονική διαφορά. Οι πλούσιοι σε πυρίτιο δίσκοι έχουν εντοπιστεί μόνο γύρω από άστρα ηλικίας μικρότερης των 300 εκατομμυρίων ετών. Οι φτωχοί σε πυρίτιο εμφανίζονται σε πολύ μεγαλύτερο εύρος ηλικιών και συχνά μεταβάλλουν εντονότερα την υπέρυθρη φωτεινότητά τους, πιθανόν επειδή τα νέα συντρίμμια εξελίσσονται γρήγορα και συγκρούονται ξανά.
Ένα παράθυρο στην ιστορία της Σελήνης
Οι παρατηρήσεις δεν καταγράφουν απευθείας τους πλανητικούς «εμβολείς» — είναι πολύ μικροί και πολύ μακρινοί για κάτι τέτοιο. Επιτρέπουν όμως στους αστρονόμους να εκτιμήσουν την κλίμακα των συγκρούσεων από τα υλικά που άφησαν πίσω τους.
Αυτό συνδέει τα μακρινά συστήματα με τη δική μας ιστορία. Τα μοντέλα δείχνουν ότι οι βραχώδεις πλανήτες σχηματίζονται μέσα στα πρώτα εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια ενός συστήματος. Η Γη και η Σελήνη εκτιμάται ότι σχηματίστηκαν περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια μετά τον Ήλιο, με τη Σελήνη να έχει πιθανότατα προκύψει από σύγκρουση της νεαρής Γης με σώμα μεγέθους Άρη, τη Θεία.
Οι ερευνητές εξετάζουν επίσης αν το πρώιμο Ηλιακό Σύστημα πέρασε από περισσότερες από μία φάσεις ακραίου δίσκου συντριμμιών. Η υπόθεση ότι οι μεταβολές στη φωτεινότητα των παλαιότερων δίσκων οφείλονται σε αστάθεια των τροχιών θα μπορούσε να είναι συμβατή με σενάρια έντονων βομβαρδισμών, χωρίς όμως να αποτελεί απόδειξη για αυτά.
Το επόμενο βήμα είναι η παρατήρηση περισσότερων συστημάτων, ιδίως παλαιότερων δίσκων. Το δείγμα για τις ηλικιακές συγκρίσεις παραμένει μικρό, οπότε οι ερευνητές θέλουν να ελέγξουν αν πράγματι οι πλούσιοι σε πυρίτιο δίσκοι απουσιάζουν από τα μεγαλύτερα σε ηλικία συστήματα. Έτσι, το Webb δεν φωτογραφίζει απλώς μακρινούς κόσμους· βοηθά να διαβαστεί, από τη σκόνη, η βίαιη αρχιτεκτονική των πλανητικών συστημάτων.
Πηγή: ScienceDaily — NASA’s Webb finds signs of Mars-sized worlds smashing together