Астрономы нашли способ по составу пыли вокруг молодых звезд определять, насколько сильными были столкновения формирующихся планет. Такие события могут оставлять после себя минералы, различимые в среднем инфракрасном диапазоне. Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal, о нем сообщил сайт SciTechDaily.
Команда под руководством Кейт Су из Института космических наук в Боулдере изучила 21 экстремальный диск обломков. Для этого использовались данные космического телескопа NASA «Джеймс Уэбб» и архивные наблюдения вышедшего из эксплуатации телескопа NASA «Спитцер». Подобные диски встречаются примерно у 1% молодых звезд и содержат необычно много теплой пыли.
Исследователи обнаружили, что примерно в трети систем пыль богата кремнеземом. По их предположению, такой состав возникает после столкновений объектов размером с Марс, при которых значительная часть горных пород испаряется. На Земле похожий материал встречается в вулканическом стекле, включая обсидиан.
В остальных двух третях дисков преобладала пыль с небольшим содержанием кремнезема. Ее появление ученые связывают с менее мощными касательными столкновениями тел размером с Луну. Одним из характерных минералов в таких системах является форстерит — бедный кремнеземом минерал, который можно увидеть в виде зеленых песчинок на некоторых пляжах Гавайев.
«Увидеть их среднее инфракрасное излучение и красивые спектральные особенности с помощью “Уэбба”, что позволило нам определить их состав, было для меня самым захватывающим. У нас нет другого способа напрямую изучать эти планетные зародыши, потому что они слишком малы», — сказала соавтор работы Агнес Кошпал из обсерватории Конколи в Будапеште.
Экстремальные диски обломков формируются после исчезновения газонасыщенных дисков, в которых начинают складываться планеты. Теплая пыль в них сосредоточена близко к звезде, примерно в области орбит каменистых планет Солнечной системы, а ее частицы меньше зерен в обычных дисках. Все диски с богатой кремнеземом пылью окружали звезды младше 300 млн лет, тогда как бедные кремнеземом системы встречались у звезд разного возраста и чаще меняли яркость в инфракрасном диапазоне.
По мнению ученых, переменная яркость может быть связана с тем, что свежие обломки переходят на другие орбиты и продолжают сталкиваться. Такой процесс напоминает возможные периоды усиленной пылевой активности в ранней Солнечной системе, когда перемещение планет-гигантов нарушало орбиты небольших тел. Симуляции показывают, что каменистые планеты формируются в первые несколько сотен миллионов лет существования системы, а Земля и Луна появились примерно через 100 млн лет после рождения Солнца.