Το Hubble κατέγραψε μια σπάνια σύγκρουση διαστημικών «βράχων»
Σε ένα πρωτοφανές ουράνιο φαινόμενο, το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble(HST) της NASA κατέγραψε τα εντυπωσιακά επακόλουθα συγκρούσεων διαστημικών σωμάτων μέσα σε ένα κοντινό πλανητικό σύστημα.
Όταν οι αστρονόμοι εντόπισαν αρχικά ένα φωτεινό αντικείμενο στον ουρανό, υπέθεσαν ότι επρόκειτο για έναν εξωπλανήτη καλυμμένο με σκόνη, ο οποίος αντανακλούσε το φως του άστρου του. Όμως, όταν ο «εξωπλανήτης» εξαφανίστηκε και ένα νέο φωτεινό αντικείμενο εμφανίστηκε, η διεθνής ομάδα αστροφυσικών — στην οποία συμμετείχε και ο Jason Wang από το Πανεπιστήμιο Northwestern — συνειδητοποίησε ότι δεν επρόκειτο για πλανήτες. Αντιθέτως, ήταν τα φωτισμένα απομεινάρια μιας κοσμικής σύγκρουσης.
Δύο ξεχωριστές και εξαιρετικά βίαιες συγκρούσεις δημιούργησαν δύο φωτεινά νέφη θραυσμάτων μέσα στο ίδιο πλανητικό σύστημα. Η ανακάλυψη προσφέρει μια μοναδική, σχεδόν σε πραγματικό χρόνο, ματιά στους μηχανισμούς σχηματισμού των πλανητών και στη σύσταση των υλικών που συνενώνονται για να δημιουργήσουν νέους κόσμους.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Science.
«Η εμφάνιση μιας νέας φωτεινής πηγής στη ζώνη σκόνης γύρω από ένα άστρο ήταν κάτι εντελώς απροσδόκητο. Δεν το περιμέναμε καθόλου», δήλωσε ο Wang. «Η βασική μας υπόθεση είναι ότι παρατηρήσαμε δύο συγκρούσεις πλανητοειδών — μικρών βραχωδών σωμάτων, παρόμοιων με αστεροειδείς — μέσα στις τελευταίες δύο δεκαετίες. Οι συγκρούσεις πλανητοειδών είναι εξαιρετικά σπάνια φαινόμενα και αυτή είναι η πρώτη φορά που βλέπουμε κάτι τέτοιο εκτός του ηλιακού μας συστήματος. Η μελέτη αυτών των συγκρούσεων είναι κρίσιμη για να κατανοήσουμε πώς σχηματίζονται οι πλανήτες. Παράλληλα, μας παρέχει πληροφορίες για τη δομή των αστεροειδών, κάτι ιδιαίτερα σημαντικό για προγράμματα πλανητικής άμυνας, όπως το Double Asteroid Redirection Test (DART).»
«Είναι σίγουρα η πρώτη φορά που βλέπω ένα σημειακό φως να εμφανίζεται από το πουθενά σε ένα εξωπλανητικό σύστημα», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Paul Kalas, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϊ. «Απουσιάζει από όλες τις προηγούμενες εικόνες του Hubble, γεγονός που σημαίνει ότι μόλις γίναμε μάρτυρες μιας βίαιης σύγκρουσης μεταξύ δύο τεράστιων σωμάτων και της δημιουργίας ενός τεράστιου νέφους θραυσμάτων, ανόμοιου με οτιδήποτε υπάρχει σήμερα στο ηλιακό μας σύστημα.»
Για χρόνια, οι αστρονόμοι προβληματίζονταν από ένα φωτεινό αντικείμενο γνωστό ως Fomalhaut b, έναν υποψήφιο εξωπλανήτη που βρίσκεται ακριβώς έξω από το άστρο Fomalhaut. Το Fomalhaut, που απέχει μόλις 25 έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό του Νοτίου Ιχθύος, είναι πιο ογκώδες από τον Ήλιο και περιβάλλεται από ένα πολύπλοκο σύστημα ζωνών σκόνης και θραυσμάτων.
«Το σύστημα διαθέτει μία από τις μεγαλύτερες ζώνες σκόνης που γνωρίζουμε», ανέφερε ο Wang, μέλος της ομάδας που παρακολουθεί το σύστημα εδώ και δύο δεκαετίες. «Αυτό το καθιστά ιδανικό στόχο για μελέτη.»
Από την ανακάλυψη του Fomalhaut b το 2008, οι επιστήμονες δυσκολεύονταν να αποφανθούν αν πρόκειται όντως για πλανήτη ή για ένα μεγάλο, διαστελλόμενο νέφος σκόνης. Το 2023, νέες παρατηρήσεις με το HST έδειξαν ότι η παράξενη φωτεινή πηγή είχε εξαφανιστεί. Ωστόσο, ένα άλλο φωτεινό σημείο εμφανίστηκε σε ελαφρώς διαφορετική θέση στο ίδιο σύστημα.
«Αρχικός μας στόχος ήταν να παρακολουθήσουμε το Fomalhaut b, το οποίο θεωρούσαμε πλανήτη», εξήγησε ο Wang. «Υποθέσαμε ότι το φωτεινό σημείο ήταν το Fomalhaut b, αφού ήταν η γνωστή πηγή στο σύστημα. Όταν όμως συγκρίναμε προσεκτικά τις νέες εικόνες με τις παλαιότερες, συνειδητοποιήσαμε ότι δεν μπορούσε να είναι η ίδια πηγή. Αυτό ήταν συναρπαστικό αλλά και αινιγματικό.»
Διπλή σύγκρουση
Η εξαφάνιση του Fomalhaut b — που πλέον ονομάζεται Fomalhaut cs1 — ενισχύει την υπόθεση ότι επρόκειτο για ένα νέφος σκόνης που διαλυόταν σταδιακά, πιθανότατα αποτέλεσμα σύγκρουσης. Η εμφάνιση ενός δεύτερου φωτεινού σημείου — του Fomalhaut cs2 — ενισχύει περαιτέρω τη θεωρία ότι κανένα από τα δύο δεν είναι πλανήτης, αλλά τα σκονισμένα απομεινάρια θεαματικών συγκρούσεων μεταξύ πλανητοειδών, των δομικών λίθων των πλανητών.
Η θέση και η φωτεινότητα του Fomalhaut cs2 μοιάζουν εντυπωσιακά με τις αρχικές παρατηρήσεις του Fomalhaut cs1 πριν από δύο δεκαετίες. Μέσα από τη συστηματική απεικόνιση του συστήματος, η ομάδα μπόρεσε να υπολογίσει τη συχνότητα τέτοιων συγκρούσεων.
«Η θεωρία υποστηρίζει ότι θα έπρεπε να συμβαίνει μία σύγκρουση κάθε 100.000 χρόνια ή και σπανιότερα. Εδώ όμως, μέσα σε 20 χρόνια, έχουμε δει δύο», δήλωσε ο Kalas. «Αν είχατε ένα φιλμ των τελευταίων 3.000 ετών και το επιταχύνατε έτσι ώστε κάθε έτος να διαρκεί ένα κλάσμα του δευτερολέπτου, φανταστείτε πόσες λάμψεις θα βλέπατε. Το πλανητικό σύστημα του Fomalhaut θα έλαμπε από συγκρούσεις.»
Όσο απίστευτο κι αν φαινόταν, ο Wang συνέβαλε καθοριστικά στην επιβεβαίωση του φαινομένου, προσφέροντας μία από τις τέσσερις ανεξάρτητες αναλύσεις που επιβεβαίωσαν την ανίχνευση δύο παροδικών γεγονότων στη ζώνη σκόνης του Fomalhaut.
«Είναι η πρώτη φορά που βλέπουμε κάτι τέτοιο», δήλωσε. «Έπρεπε λοιπόν να βεβαιωθούμε ότι μπορούμε να εμπιστευθούμε τις εικόνες μας και ότι μετράμε σωστά τις ιδιότητες της σύγκρουσης. Οι υπολογισμοί μου έδειξαν ότι και οι τέσσερις ανεξάρτητες αναλύσεις ανιχνεύουν με βεβαιότητα μια νέα πηγή κοντά στο άστρο.»
Ένα προειδοποιητικό μήνυμα
Παρότι η ανακάλυψη προσφέρει ένα σπάνιο «εργαστήριο» για την παρακολούθηση συγκρούσεων σε εξέλιξη, αναδεικνύει και τον κίνδυνο λανθασμένης ερμηνείας των σκονισμένων καταλοίπων τέτοιων συγκρούσεων ως πραγματικών πλανητών που απλώς αντανακλούν το φως του άστρου τους. Καθώς τα τηλεσκόπια νέας γενιάς, όπως το Giant Magellan Telescope, στοχεύουν στην άμεση απεικόνιση πλανητών στη κατοικήσιμη ζώνη κοντινών άστρων, η διάκριση ανάμεσα σε παροδικά νέφη σύγκρουσης και γνήσιους εξωπλανήτες θα είναι κρίσιμη.
«Το Fomalhaut cs2 μοιάζει ακριβώς με έναν εξωπλανήτη που αντανακλά το φως του άστρου του», ανέφερε ο Kalas. «Αυτό που μάθαμε από τη μελέτη του cs1 είναι ότι ένα μεγάλο νέφος σκόνης μπορεί να μεταμφιεστεί σε πλανήτη για πολλά χρόνια. Πρόκειται για μια σοβαρή προειδοποίηση για μελλοντικές αποστολές που στοχεύουν στον εντοπισμό εξωπλανητών μέσω ανακλώμενου φωτός.»
Παρότι το Fomalhaut cs1 έχει πλέον χαθεί από το οπτικό πεδίο, η ερευνητική ομάδα θα συνεχίσει να παρακολουθεί το σύστημα Fomalhaut. Σκοπεύει να μελετήσει την εξέλιξη του Fomalhaut cs2 και ενδεχομένως να αποκαλύψει περισσότερες λεπτομέρειες για τη δυναμική των συγκρούσεων στη γειτονιά του άστρου.
Για τις επόμενες παρατηρήσεις, ο Wang, ο Kalas και οι συνεργάτες τους θα χρησιμοποιήσουν το όργανο NIRCam του Διαστημικού Τηλεσκοπίου James Webb (JWST) της NASA. Το NIRCam μπορεί να προσφέρει πληροφορίες χρώματος που το φασματόμετρο του Hubble δεν μπορούσε, αποκαλύπτοντας το μέγεθος και τη σύσταση των κόκκων σκόνης του νέφους, καθώς και το αν περιέχει νερό ή πάγο.
«Λόγω της ηλικίας του, το Hubble δεν μπορεί πλέον να συλλέγει αξιόπιστα δεδομένα για το σύστημα», δήλωσε ο Wang. «Ευτυχώς, διαθέτουμε πλέον το JWST. Έχουμε εγκεκριμένο πρόγραμμα παρατηρήσεων με το JWST για να συνεχίσουμε τη μελέτη αυτής της σύγκρουσης πλανητοειδών και να κατανοήσουμε τη φύση της νέας πηγής και των δύο σωμάτων που συγκρούστηκαν.»
