Почему пыль у 21 звезды указывает на два сценария столкновений

Как узнать, каким было столкновение молодых тел в другой звёздной системе, если оно давно закончилось? Кейт Су из Института космических исследований (Space Science Institute) и её коллеги искали следы в тёплой пыли, оставшейся вокруг звёзд. Среди 21 экстремального диска обломков они обнаружили восемь с большим содержанием кремнезёма и 13 с меньшим. Их интерпретация, опубликованная в The Astrophysical Journal и изложенная 1 октября командой по коммуникациям миссии «Уэбб» американского космического агентства NASA без указания отдельного репортёра, связывает группы с разными сценариями удара.

Диск обломков состоит из мелких фрагментов, обращающихся вокруг звезды после начального этапа образования планет. В некоторых так много тёплой пыли, а яркость меняется настолько сильно, что их называют экстремальными. Пыль испускает невидимое глазу инфракрасное излучение, свойства которого зависят от минералов и состояния частиц. Вместо поиска целой планеты на снимке исследователи изучали спектральную подпись — интенсивность света на разных длинах волн.

В выборку вошли пять систем из архива космического телескопа «Спитцер» и 16, наблюдавшихся космическим телескопом имени Джеймса Уэбба. Среди 16 систем «Уэбба» 12 были новыми наблюдениями, а четыре — повторным изучением целей «Спитцера». Анализ обнаружил много частиц размером меньше одного микрометра — одной тысячной миллиметра, а также тёплую пыль и нерегулярные изменения яркости. Вместе эти признаки помогают отличить экстремальные диски обломков от ранних дисков формирования планет, в которых ещё много газа, и от более обычных дисков обломков.

Иными словами, высокая температура и сила столкновения могут изменить минералы в обломках. Кремнезём, содержащийся в некоторых видах стекла и горных пород, выделялся в восьми дисках. Модели исследователей связывают эти следы с ударами высокой энергии между телами приблизительно размером с Марс, которые могли испарить породу. В остальных 13 дисках меньшее количество кремнезёма согласуется с менее сильными или скользящими столкновениями тел приблизительно размером с Луну. Телескопы измерили свет пыли. Предполагаемые размеры тел и характер столкновений — интерпретация, а не прямое измерение объектов, увиденных в момент удара.

Возраст звёзд даёт ещё одну подсказку. Все восемь богатых кремнезёмом дисков находились в системах моложе 300 миллионов лет. Диски с меньшим содержанием кремнезёма встречались и в более старых системах и часто сильнее меняли яркость. Поэтому минеральные следы могут помочь проверить, когда крупные удары участвуют в формировании каменистых планет и когда столкновения продолжают менять зрелые системы. Эти данные не восстанавливают конкретную историю Земли и не доказывают, что каждая система проходит обе стадии. Более обширная выборка старых систем и повторные наблюдения пыли покажут, сохраняется ли связь с возрастом.