W młodych układach planetarnych panuje chaos. W planety uderzają planetoidy, zdarza się, że globy zderzają się ze sobą. Tak burzliwie wyglądała też młodość Ziemi. Księżyc powstał prawdopodobnie ze zderzenia proto-Ziemi z inną protoplanetą.

Takie kosmiczne kolizje, choć na porządku dziennym w młodych układach planetarnych, są jednak trudne do zaobserwowania. Astronomowie z MIT, Cambridge oraz Narodowego Uniwersytetu Irlandii bardzo się więc ucieszyli, gdy znaleźli ślady takich planetarnych zderzeń w niezbyt odległym układzie - położonym zaledwie 95 lat świetlnych od Ziemi.

Gwiazda HD 172555 jest jak na skalę kosmiczną młoda, liczy około 23 milionów lat. Naukowcy od dawna podejrzewali, że okrążające ją obłoki pyłu są śladem zderzeń znajdujących się w jej pobliżu protoplanet. Teraz, jak sądzą, zdobyli na to dowody.

Po raz pierwszy zaobserwowaliśmy zjawisko zdarcia atmosfery protoplanety wskutek gigantycznego zderzenia – mówi Tajana Schneiderman z Massachusetts Institute of Technolgy (MIT) i główna autorka pracy opublikowanej w "Nature".

Na trop kosmicznej kolizji astronomów naprowadził tlenek węgla

Poszlaką jest dość niezwykły skład obłoków pyłu wokół gwiazdy. Zawiera dużo minerałów rzadko spotykanych w takich obłokach, a ich ziarna są o wiele drobniejsze niż w typowych protoplanetarnych dyskach.

Schneiderman wraz z zespołem odkryli też, że obłok zawiera prawie 20 procent tlenku węgla. Gaz i pyły krążą zaś zaskakująco blisko gwiazdy, w odległości między 6 a 9 jednostek astronomicznych (jedna jednostka to średnia odległość Ziemi od Słońca, wynosząca 149,59 mln kilometrów).

Obecność tlenku węgla wymagała wyjaśnień. To gaz, który łatwo ulega rozkładowi pod wpływem promieniowania gwiazdy. Powinien prędko rozpaść się na węgiel i tlen. Tak blisko gwiazdy nie powinno być też żadnego źródła tego gazu. Skąd się tam wziął?

Skąd może pochodzić aż tyle tlenku węgla wokół gwiazdy? Tylko ze zderzenia planet

Naukowcy szybko wykluczyli, że tlenek węgla pozostał z gazów, z których ukształtowała się gwiazda. Wyeliminowano też możliwość, że pochodzi z pasa lodowych asteroid lub zbliżających się do gwiazdy komet.

Gdy odrzucisz to, co niemożliwe, wszystko pozostałe, choćby najbardziej nieprawdopodobne, musi być prawdą – mawiał Sherlock Holmes. W tym wypadku pozostała tylko jedna opcja: zderzenie, które z planety typu Wenus, o grubej atmosferze, zdarło znaczną część gazów.

– Ze wszystkich scenariuszy tylko jeden jest w stanie wyjaśnić wszystkie dane – mówi Schneiderman. – W systemach w takim wieku można spodziewać się gigantycznych zderzeń. Można też założyć, że będą częste. Jedynym prawdopodobnym procesem, który mógłby wyprodukować tyle tlenku węgla w tym systemie planetarnym, jest więc bardzo silna kolizja.

Po raz pierwszy znaleziono dowody na kosmiczne kolizje planet

Jak naukowcy opisują w "Nature", w planetę wielkości Ziemi, krążącą wokół gwiazdy HD 172555, uderzył nieco mniejszy obiekt. Stało się to z prędkością 10 kilometrów na sekundę, czyli ponad 36 tysięcy kilometrów na godzinę.

To uderzenie zdarło z planety jej atmosferę. Wyrzuciło też w kosmiczną przestrzeń spore ilości pyłów. Musiało się to zdarzyć w ciągu ostatnich 200 tysięcy lat – gdyby wypadek zaszedł wcześniej, promieniowanie gwiazdy zdążyłoby tlenek węgla rozłożyć.

– Teraz będziemy mogli zająć się innymi systemami. Nasza praca pozwoli odszukiwać ślady takich zderzeń w innych systemach i badać, jak zachowują się powstające w nich gazy i pyły – mówi badaczka.

Źródła: MIT, Nature