Die Geschichte unseres Sonnensystems ist von Kollisionen geprägt. Kollisionen halfen, die terrestrischen Planeten zu erschaffen und die Herrschaft der Dinosaurier zu beenden. Und eine massive Kollision zwischen der Erde und einem alten Körper namens Theia hat wahrscheinlich den Mond geschaffen.
Jetzt haben Astronomen Hinweise auf eine Kollision zwischen zwei Exoplaneten in einem entfernten Sonnensystem gefunden.
Unser Sonnensystem ist jetzt im Vergleich zu seinen jüngeren Jahren ein relativ ruhiger Ort. Wenn wir sehen wollen, dass Planeten kollidieren, müssen wir auf entfernte Systeme schauen. Dies tat ein Team von Astronomen, als sie das Spitzer-Weltraumteleskop und die Bodenobservatorien auf BD +20 307 richteten, ein Doppelsternsystem in etwa 300 Lichtjahren Entfernung.
Die Sterne in diesem System sind ungefähr eine Milliarde Jahre alt und alt genug, damit sich die Dinge bei Kollisionen beruhigt haben. Doch als sie es vor etwa einem Jahrzehnt betrachteten, sahen sie wirbelnde Trümmer, die wärmer waren als erwartet. In einem System mit milliarden Jahre alten Sternen sollten sich alle Trümmer inzwischen abgekühlt haben, sodass seine Anwesenheit auf eine neuere Kollision hindeutet.
Diese Beobachtungen sind ein Jahrzehnt alt, und in jüngerer Zeit verwendeten Astronomen SOFIA (Stratosphärisches Observatorium für Infrarotastronomie), um einen weiteren Blick auf das BD + 20 307-System zu werfen. Sie fanden heraus, dass die Infrarothelligkeit der Trümmer um etwa 10% gestiegen war, was darauf hinweist, dass sich noch mehr warme Trümmer im System befinden.
"Angesichts des reifen Alters von BD +20 307 ist es äußerst ungewöhnlich, dass das System innerhalb von ~ 1 Au so viel warmen Staub enthält."
Aus „Untersuchung der Entwicklung von warmem Staub, der BD +20 307 umgibt, mit SOFIA“
Diese Ergebnisse werden im Astrophysical Journal veröffentlicht. Die Hauptautorin ist Maggie Thompson, eine Doktorandin an der UC Santa Cruz. Der Titel des Papiers lautet „Untersuchung der Entwicklung von warmem Staub, der BD +20 307 umgibt, mithilfe von SOFIA“.
"Der warme Staub um BD +20 307 gibt uns einen Einblick in die katastrophalen Auswirkungen zwischen felsigen Exoplaneten", sagte Thompson. "Wir wollen wissen, wie sich dieses System nach den extremen Auswirkungen entwickelt."
Unser Sonnensystem hat Ansammlungen von felsigen Trümmern wie dem Asteroidengürtel. Aber es sind alte, kalte Trümmer, das Ergebnis uralter Kollisionen. Es ist auch weiter von der Sonne entfernt als die Trümmerscheibe in BD +20 307. Wenn eine ferne Zivilisation unser Sonnensystem betrachten würde, würden sie das Alter der Sonne sowie den Ort und die Temperatur der felsigen Trümmer messen und es würde Sinn machen.
"Dies ist eine seltene Gelegenheit, katastrophale Kollisionen zu untersuchen, die spät in der Geschichte eines Planetensystems auftreten."
Alycia Weinberger, leitende Ermittlerin.
Im BD +20 307-System stimmt jedoch etwas nicht ganz. Es sollte einfach nicht so viel Staub geben, der so warm ist, so nah an den Doppelsternen. Wenn massive Kollisionen zwischen Planeten nur in den chaotischen frühen Lebensjahren eines Sonnensystems auftreten, sollte dieser Staub längst verschwunden sein. Typischerweise wird der Staub durch eine Kollisionskaskade entfernt, bei der wiederholte Kollisionen das Gestein kontinuierlich in immer kleinere Stücke aufbrechen. Schließlich sind die Stücke so klein, dass der Strahlungsdruck der Sterne sie wegbläst.
"Dies ist eine seltene Gelegenheit, katastrophale Kollisionen zu untersuchen, die spät in der Geschichte eines Planetensystems auftreten", sagte Alycia Weinberger, Wissenschaftlerin am Department of Terrestrial Magnetism der Carnegie Institution for Science in Washington und leitende Ermittlerin des Projekts. "Die SOFIA-Beobachtungen zeigen Veränderungen in der Staubscheibe in einem Zeitraum von nur wenigen Jahren."
Es gibt andere mögliche Erklärungen für diesen warmen Staub. Es könnte sich den Sternen nähern und mehr Energie absorbieren. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass dies in nur 10 Jahren eintritt, was astronomisch gesehen nur ein kurzer Moment ist. Dies ist auch unwahrscheinlich, da der Staub mit abnehmender Staubkorngröße durch Kollisionskaskade eher durch Sonnenstrahlung ausgestoßen wird.
Es gibt einen anderen Prozess, der das Staubverhalten um einen Stern herum regelt. Es wird als Poynting-Robertson-Effekt bezeichnet. Es ist eine Art Widerstand, der dazu führen kann, dass Partikel, die zu groß sind, von der Sonnenstrahlung weggeblasen werden, um sich in den Stern zu drehen. Wenn sich der Staub dem Stern nähert, wird es wärmer.
In ihrer Arbeit diskutieren die Autoren einige andere Möglichkeiten. Beide Sterne in diesem System sind Sterne vom F-Typ, die normalerweise nicht variabel sind. Aber in binären Paaren können sie sein, obwohl ihre Variabilität mit dem Alter abnimmt.
Wenn ein oder beide Sterne variabel sind und die die Sterne umgebende Trümmerscheibe relativ zur Umlaufbahn der Sterne geneigt ist, kann dies zu einer Erwärmung der Trümmerscheibe führen. Wenn heiße Stellen auf den Sternen mehr Röntgenstrahlen erzeugen und die Trümmerscheibe geneigt ist, kann dies zu den von den Astronomen entdeckten wärmenden Trümmern führen.
Die Autoren sagen, dass weitere Beobachtungen erforderlich sind, bevor eine endgültige Schlussfolgerung gezogen werden kann. Aber im Moment passt eine Planetenkollision am besten zu den Beweisen. Und das bedeutet, dass hier eine echte Chance besteht. Wie sie am Ende ihres Beitrags sagen: "Das Verständnis von BD +20 307 und ähnlichen Systemen mit extrem staubigen Trümmerscheiben könnte unser Wissen über katastrophale Kollisionen, die Auswirkungen von Doppelsternen auf Trümmerscheiben und die Entwicklung von Planetensystemen erweitern."
Mehr:
- Pressemitteilung: Wenn Exoplaneten kollidieren
- Forschungsbericht: Untersuchung der Entwicklung von warmem Staub, der BD +20 307 umgibt, mit SOFIA
- Wikipedia: Circumstellar Debris Disk
