Всего лишь во второй раз за всю историю наблюдалось столкновение двух астероидов вокруг инопланетной звезды недалеко от границ Солнечной системы. Эта звезда - Фомальгаут, всего лишь космический младенец возрастом всего 440 миллионов лет, все еще окруженный диском из обломков, оставшихся после его образования. Расположенный всего в 25 световых годах от нас, Фомальгаут представляет собой превосходную лабораторию для изучения процессов в диске, которые являются предшественниками формирования планет.
И вот теперь космический телескоп "Хаббл" обнаружил событие, которое может быть одним из таких процессов: два куска породы, каждый из которых, по оценкам, имеет около 60 километров (37 миль) в поперечнике. Если бы они не превратили друг друга в пыль, эти крошечные семена могли бы превратиться в планеты, вращающиеся вокруг звезды.
"Это, безусловно, первый раз, когда я вижу, как светящаяся точка появляется из ниоткуда в экзопланетной системе", - говорит астроном Пол Калас из Калифорнийского университета в Беркли.
"Он отсутствует на всех наших предыдущих снимках с "Хаббла", что означает, что мы только что стали свидетелями мощного столкновения двух массивных объектов и огромного облака обломков, не похожего ни на что в нашей Солнечной системе на сегодняшний день. Удивительно!"
Это не первое "родео" Фомальгаута. Еще в 2004 году астрономы заметили на орбите планеты яркий объект. Последующие наблюдения с использованием прямых изображений, сделанных в 2012 году, подтвердили это. Предполагаемому газовому гиганту Фомальгауту b даже дали название Дагон.
Однако к тому времени, когда в 2014 году были проведены новые наблюдения, Дагон полностью исчез. Астрономы пришли к выводу, что лучшим объяснением исчезновения объекта является то, что он вообще не был планетой, а представлял собой яркое расширяющееся пылевое облако, образовавшееся в результате сильного столкновения двух астероидов.
Перенесемся в 2023 год, когда "Хаббл" снова обратил свой взор на Фомальгаут, чтобы посмотреть, не затеяла ли эта странная звезда еще каких-нибудь махинаций. Внимание, спойлер: Махинации были в самом разгаре. В непосредственной близости от звезды появился сгусток света, подозрительно похожий на Дагона.
"С помощью этих наблюдений мы изначально намеревались наблюдать за Фомальгаутом b, который, как мы изначально думали, был планетой", - говорит астроном Джейсон Ванг из Северо-Западного университета.
"Мы предположили, что яркий свет был Фомальгаутом b, потому что это известный источник в системе. Но, тщательно сравнив наши новые снимки с предыдущими, мы поняли, что это не может быть один и тот же источник. Это было захватывающе и заставило нас почесать в затылках."
Калас и его коллеги назвали объект Фомальгаут cs2, что означает "околозвездный источник 2"; Дагон, тем временем, был переименован в Фомальгаут cs1. РИП Дагон.
"Фомальгаут cs2 выглядит в точности как экзопланета, отражающая свет звезд", - объясняет Калас. "Изучая cs1, мы выяснили, что большое пылевое облако может маскироваться под планету в течение многих лет. Это предостережение для будущих миссий, направленных на обнаружение внесолнечных планет в отраженном свете".
Основываясь на наблюдениях "Хаббла", а также на предыдущих наблюдениях изменений, наблюдаемых cs1, исследователи подсчитали, что оба облака, вероятно, были результатом столкновений между небольшими телами одинакового размера. Интересно, что оба они также произошли в похожем месте на окраине диска Фомальгаута.
"Предыдущая теория предполагала, что каждые 100 000 лет или дольше должно происходить одно столкновение. Здесь, за 20 лет, мы наблюдали два", - говорит Калас.
"Если бы у вас был видеофильм за последние 3000 лет, и он был ускорен так, что каждый год длился бы доли секунды, представьте, сколько вспышек вы бы увидели за это время. Планетная система Фомальгаута сверкала бы от этих столкновений".
Одно столкновение – отдельная изолированная точка данных – говорит вам о том, что это может произойти при определенных обстоятельствах. Повторное столкновение открывает совершенно новый мир. Второе столкновение дает вам статистику.
"Захватывающим аспектом этого наблюдения является то, что оно позволяет исследователям оценить как размер сталкивающихся тел, так и их количество в диске - информацию, которую практически невозможно получить никакими другими способами", - говорит астроном Марк Уайатт из Кембриджского университета в Великобритании.
"По нашим оценкам, планетезимали, которые были уничтожены для создания cs1 и cs2, имеют всего 37 миль или 60 километров в поперечнике, и мы предполагаем, что в системе Фомальгаут вращается 300 миллионов таких объектов".
Ближайшее окружение звезды, безусловно, представляет интерес. Другие недавние наблюдения показали, что в диске есть концентрические промежутки – признак того, что что-то расчищает обломки, возможно, формирующаяся планета, которая движется по своей орбите. Однако самих планет пока не видно.
Между тем, наблюдения JWST за 2023 год показали большое скопление пыли в том же внешнем кольце, в котором появились cs1 и cs2. Астрономы в то время связывали это с еще одним столкновением, хотя эта интерпретация еще не подтверждена.
Хотя Фомальгаут вызывает множество вопросов, на которые нам еще предстоит найти ответы, складывающаяся картина говорит о динамичной среде, которая может свидетельствовать о раннем формировании планеты.
"Система представляет собой естественную лабораторию для изучения поведения планетезималей при столкновениях, что, в свою очередь, говорит нам о том, из чего они состоят и как сформировались", - говорит Уайатт.
Исследователи продолжат использовать Hubble и JWST для наблюдения за cs2, чтобы увидеть, как он будет развиваться в ближайшие годы.
"Мы будем отслеживать cs2 на предмет любых изменений в его форме, яркости и орбите с течением времени", - говорит Калас. "Возможно, что cs2 начнет приобретать более овальную или кометную форму, поскольку частицы пыли будут выталкиваться наружу под действием звездного света".
