Künstlerische Darstellung des Planeteneinschlags HD 172555. (NASA/JPL-Caltech) Die Entstehung eines Planetensystems ist eine etwas chaotische Angelegenheit.
Nachdem sich ein Stern gebildet hat, beginnt die wirbelnde, aufgewühlte Materialscheibe, die bei diesem Prozess übrig bleibt, zu verklumpen und die Keime von Planeten zu bilden. Die komplexe Gravitationsumgebung ist jedoch nicht gerade freundlich, und diese Körper stoßen und kollidieren, während sie in ihren Systemen weiter wachsen und wandern.
Jetzt haben Astronomen Hinweise auf eine solche Kollision in einem jungen System, 95 Lichtjahre von der Erde entfernt, gefunden. Ihrer Analyse zufolge ist der ungewöhnliche Staub um den jungen, 23 Millionen Jahre alten Stern HD 172555 das Ergebnis eines Planeteneinschlags, der so heftig war, dass er einen der Körper zumindest teilweise seiner Atmosphäre entledigte.
„Dies ist das erste Mal, dass wir dieses Phänomen einer entblößten protoplanetaren Atmosphäre bei einem riesigen Einschlag entdeckt haben.“ sagte die Astronomin Tajana Schneiderman des MIT.
„Jeder ist daran interessiert, einen riesigen Einschlag zu beobachten, weil wir davon ausgehen, dass er häufig vorkommt, aber wir haben in vielen Systemen keine Beweise dafür.“ Jetzt haben wir zusätzliche Einblicke in diese Dynamik.“
Der Prozess der Planetenentstehung ist kompliziert, und wir mussten zusammensetzen, was wir von unserem eigenen vollständig gebildeten System und anderen Systemen in der Milchstraße wissen, die wir in verschiedenen Entwicklungsstadien gesehen haben.
Wenn sich aus einem Staub- und Gasklumpen in einer Molekülwolke ein Stern bildet, entsteht eine riesige Materialscheibe, die in den wachsenden Stern eindringt.
Diese Scheibe durchläuft eine Transformation, die möglicherweise beginnt bevor sich der Stern überhaupt gebildet hat , da darin befindliche Partikel und Fragmente beginnen, aneinander zu haften, zunächst elektrostatisch und dann, wenn der Körper Masse ansammelt, gravitativ.
Diese immer größeren Klumpen kollidieren und verschmelzen, gewinnen schließlich so viel Masse, dass sich im Zentrum ein differenzierter Kern ansiedeln und schließlich ein Planet werden kann.
Allerdings überlebt nicht jeder Babyplanet. Wir glauben, dass es sich um einen solchen Mars-großen Planeten handelt, der es nicht ins Sonnensystem geschafft hat kollidierte mit der Erde, um den Mond zu erschaffen , zum Beispiel.
Astronomen glauben, dass die meisten Planeten auch nicht dort entstehen, wo sie letztendlich landen; Stattdessen bilden sie sich anderswo und wandern an ihre endgültige Position. Diese Bewegungen würden zusätzliche Störungen verursachen, die zu Kollisionen führen könnten.
Es wird daher angenommen, dass diese Kollisionen bei der Entstehung eines Planetensystems recht häufig vorkommen. Tatsächlich scheinen sie eine wichtige Rolle bei der Art und Weise zu spielen, wie Planeten wachsen, und bei der letztendlichen Architektur dieses Systems.
HD 172555 galt lange Zeit als etwas seltsam. Der um ihn herumwirbelnde Staub hat eine ungewöhnliche Zusammensetzung und Korngröße: eine ungewöhnliche Menge an Kieselsäure und festem Siliziummonoxid sowie viel kleinere Staubkörner als der Durchschnitt.
Da dies zuvor als Ergebnis eines Hypergeschwindigkeitseinschlags interpretiert worden war, beschlossen Schneiderman und ihre Kollegen, das Kohlenmonoxid um den Stern herum genauer zu untersuchen.
„Wenn man Gas in Trümmerscheiben untersuchen möchte, ist Kohlenmonoxid normalerweise am hellsten und daher am einfachsten zu finden.“ sagte Schneidermann . „Also haben wir uns die Kohlenmonoxiddaten für HD 172555 noch einmal angesehen, weil es ein interessantes System war.“
Sie fanden heraus, dass es ziemlich viel Kohlenmonoxid gab, das den Stern in einer ungewöhnlich geringen Entfernung von 10 Astronomischen Einheiten umkreiste. In dieser Entfernung hätte das Gas durch Sternstrahlung zersetzt werden müssen, was bedeutete, dass eine Erklärung gerechtfertigt war.
Die beste Übereinstimmung für die Beobachtungen war nach der Modellierung des Teams eine riesige Auswirkung. Sie konnten sogar eingrenzen, wann und wie es passierte. Vor mindestens 200.000 Jahren – so jung, dass das Kohlenmonoxid keine Zeit gehabt hätte, sich zu zersetzen – wurde ein erdgroßer Gesteinsplanet von einem kleineren Körper mit einer Geschwindigkeit von 10 Kilometern pro Sekunde (über 22.000 Meilen pro Stunde) getroffen.
Dieser Einschlag wäre so heftig gewesen, dass er zumindest einen Teil der Atmosphäre des Gesteinsplaneten weggeblasen hätte. Dies würde das Kohlenmonoxid und den kieselsäurereichen Staub erklären.
„Von allen Szenarien ist es das einzige, das alle Merkmale der Daten erklären kann“, sagte Schneidermann .
„In Systemen dieses Zeitalters rechnen wir mit gewaltigen Einschlägen, und wir gehen davon aus, dass große Einschläge tatsächlich recht häufig vorkommen.“ Die Zeitskalen stimmen, das Alter stimmt und die morphologischen und kompositorischen Einschränkungen stimmen. „Der einzig plausible Prozess, der in diesem System Kohlenmonoxid produzieren könnte, ist in diesem Zusammenhang ein riesiger Einfluss.“
Die Ergebnisse geben uns neue Werkzeuge an die Hand, um zu erkennen, wann große Einschläge stattgefunden haben. Wenn wir große Mengen Kohlenmonoxid dort finden, wo es nicht in der Nähe eines Sterns sein sollte, könnte das ein Zeichen dafür sein, dass die Dinge bei der Entstehung eines Planetensystems durcheinander geraten sind.
Anschließend können wir dieses Gas und andere Trümmer untersuchen, nicht nur, um mehr über die Folgen solcher Kollisionen zu erfahren, sondern auch, um zu verstehen, woraus Planeten in anderen Systemen bestehen – eine Art kosmisches Phänomen Haruspicy Das könnte uns zu einem besseren Verständnis darüber führen, wie Planeten entstehen.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .