7 Minute
Un punct de lumină neașteptat a apărut în inelul de resturi din jurul stelei Fomalhaut, o stea tânără din apropiere aflată la doar 25 de ani-lumină de Pământ. Noile observații ale telescopului Hubble sugerează că asistăm la consecințele unei coliziuni catastrofale între două corpuri de dimensiunea unor asteroizi — un eveniment care scoate în evidență procesele brute care pot conduce la formarea planetelor.
O coliziune rară, înregistrată într-un sistem vecin
Fomalhaut, în vârstă de aproximativ 440 de milioane de ani, este înconjurată de un disc larg de resturi rezultat din procesul său de formare. Acest disc a stârnit de mult interesul astronomilor care studiază evoluția planetesimalelor — blocurile de construcție ale planetelor. În 2023 Telescopul Spațial Hubble a înregistrat o sursă nouă și luminoasă în inelul exterior al discului. Caracteristica semăna cu o planetă în lumină reflectată, dar comparațiile atente cu imagini de arhivă au arătat că nu fusese prezentă anterior.
Cercetătorii conduși de Paul Kalas (UC Berkeley) și colegii săi au desemnat această nouă sursă Fomalhaut cs2 (circumstellar source 2). Ea se alătură unui transient detectat anterior, denumit odinioară Fomalhaut b sau informal Dagon, pe care observațiile mai vechi l-au arătat a fi un nor strălucitor, dar de scurtă durată, de praf, și nu o planetă autentică. Analiza echipei indică faptul că atât cs1 (Dagon), cât și cs2 au fost produse de coliziuni violente între corpuri de dimensiuni similare, de aproximativ 60 de kilometri în diametru.
„Este pentru prima dată când am văzut un punct de lumină care apare brusc într-un sistem exoplanetar în acest mod,” a spus Kalas discutând descoperirea, observând că sursa luminii lipsește din cadrele Hubble mai vechi. Implicația: în loc să fie o planetă stabilă, cs2 este probabil un nor de resturi în evoluție creat când două planetesimale mari s-au ciocnit și au vaporat o cantitate semnificativă de rocă și praf.
Pozițiile înregistrate de Hubble ale cs1 în 2012 și cs2 în 2023.
De ce contează cele două coliziuni: statistică, nu doar spectacol
Impacturile catastrofale într-un disc de resturi nu sunt neașteptate, dar modelele anterioare preziceau că coliziunile de această amploare sunt extrem de rare — poate o dată la 100.000 de ani într-o locație dată. Observarea a două astfel de evenimente într-o fereastră observațională de circa 20 de ani, în poziții similare ale inelului exterior al lui Fomalhaut, pune sub semnul întrebării această estimare. Cu un al doilea punct de date, astronomii pot trece de la anecdotic la inferență statistică.
Mark Wyatt (University of Cambridge) observă că coliziunile repetate permit estimări directe atât ale dimensiunilor corpurilor care s-au ciocnit, cât și ale densității populației lor. Din luminozitatea și evoluția norilor de praf, echipa de cercetare a dedus că planetesimalele distruse aveau fiecare aproximativ 60 km în diametru. Din ratele de coliziune și din luminozitatea resturilor, ei estimează că în discul lui Fomalhaut ar putea exista în jur de 300 de milioane de obiecte similare — un rezervor bogat de materiale pentru construirea unor lumi mai mari.
Observarea mai multor coliziuni concentrate într-o zonă este și un indiciu privind dinamica internă a discului. Golurile concentrice și asimetriile din inel sugerează prezența unor agenți nevăzuți — poate planete în formare — care conduc materialul prin forțe gravitaționale și cresc vitezele relative, ceea ce, la rândul său, mărește frecvența coliziunilor. Imaginile JWST (James Webb Space Telescope) din 2023 au dezvăluit, de asemenea, un mare nod de praf în același inel exterior, interpretat ca un alt posibil rezultat colizional.
Ce ne spune praful despre compoziție și evoluție
Când două planetesimale se ciocnesc la viteză mare, energia eliberată sfărâmă și vaporizează roca. Norul de praf rezultat reflectă lumina stelei și poate imita o planetă mică timp de ani, dispersându-se treptat pe măsură ce presiunea radiativă și dinamica orbitală transportă granulele. Urmărind schimbările de formă, luminozitate și mișcare în observațiile ulterioare, astronomii pot deduce mărimea granulelor, vitezele și chiar unele indicii despre compoziție.
De exemplu, un nor de praf care se înroșește în timp poate indica o abundență de granule mai fine sau o mineralogie diferită; un nor care devine mai extins sau dezvoltă o coadă tip cometă semnalează rolul presiunii radiative stelare în modelarea resturilor. Echipa Hubble intenționează să monitorizeze cs2 atât cu Hubble, cât și cu JWST pentru a urmări aceste schimbări subtile și pentru a testa dacă cs2 evoluează în același mod în care a făcut-o cs1 înainte de a se estompa.
Strategia observațională și misiunile viitoare
Detecția subliniază importanța imagisticii pe termen lung, multi-epoch, pentru a înțelege sistemele planetare dinamice. Misiunile de imagistică directă care își propun să găsească exoplanete prin lumină reflectată trebuie să țină cont de fenomene tranzitorii de praf care pot masca prezența planetelor. Astfel, cadența — momentul și frecvența observațiilor — devine la fel de critică ca sensibilitatea brută.
Adâncimea arhivei Hubble a permis astronomilor să confirme absența cs2 în epocile anterioare, în timp ce capabilitățile în infraroșu ale JWST oferă informații complementare despre praful mai rece și emisia termică. Observatoarele viitoare, de la sol și din spațiu, cu imagistică de înalt contrast și coronagrafuri sau starshades, vor îmbunătăți capacitatea noastră de a diferenția între planete reale și resturi colizionale.
Perspectiva experților
„Fomalhaut este un laborator viu, rar,” spune dr. Leila Moreno, astrofiziciană specializată în formarea planetelor. „Coliziunile repetate la aceeași rază sugerează că vedem urmele agitării dinamice — poate datorită unor planete nevăzute care sculptează discul. Urmărirea modului în care acești nori de praf evoluează ne oferă o fereastră spre proprietățile materialelor planetesimalelor și cronologia asamblării planetare.”
Moreno adaugă că urmările multi-lungime de undă sunt esențiale: „Imagistica optică arată lumina reflectată, în timp ce observațiile în infraroșu și submilimetric dezvăluie comportamentul termic și masa resturilor. Împreună, acestea ne permit să reconstruim impactul — energia, masa implicată și rezultatele probabile pentru creșterea planetelor în acel sistem.”
Concluzie
Noua detecție Hubble a lui Fomalhaut cs2 — împreună cu evenimentul anterior cs1/Dagon — transformă o curiozitate unică într-un fenomen măsurabil. Două coliziuni înregistrate aproximativ în aceeași locație a discului permit estimări mai precise ale mărimilor și numărului planetesimalelor și sugerează un mediu dinamic în care formarea planetară ar putea încă să aibă loc. Monitorizarea continuă cu Hubble, JWST și observatoare viitoare va urmări cum se dispersează acești nori de praf și va ajuta la distingerea resturilor tranzitorii de planete reale, clarificând imaginea modului în care sistemele planetare se asamblează și evoluează.
Sursa: sciencealert
Lasă un Comentariu