Астрономы при помощи космической обсерватории James Webb заглянули в бурное прошлое планетных систем, обнаружив следы колоссальных столкновений протопланет в так называемых экстремальных остаточных дисках. Международная команда исследователей во главе с Кейт Су из Института космических наук проанализировала выборку из двадцати одной звездной системы и выяснила, что подобные катаклизмы не только формируют землеподобные планеты, но и встречаются в космосе значительно реже, чем предсказывала теория. Эти наблюдения позволяют буквально в реальном времени увидеть процессы, которые четыре с половиной миллиарда лет назад породили систему Земля-Луна.
Эхо титанических ударов
На заре формирования Солнечной системы космическое пространство напоминало арену непрерывных катастроф: зарождающиеся миры меняли орбиты, сталкивались и разрушались. Общепринятая гипотеза гигантского столкновения гласит, что Луна возникла в результате удара протопланеты Тейя размером с Марс о молодую Землю. До недавнего времени ученые могли моделировать эти события лишь на суперкомпьютерах, однако James Webb и архивные данные телескопа Spitzer предоставили прямые наблюдательные доказательства аналогичных процессов у далеких звезд.
Когда формирующаяся система выходит из стадии газового протопланетного диска, она переходит в фазу диска остаточного, где доминируют твердые обломки. В редких случаях астрономы фиксируют экстремальные остаточные диски, наполненные огромными объемами теплой пыли в той самой области, где обычно формируются каменистые планеты. Вопреки ожиданиям теоретиков, лишь около одного процента молодых светил обладают подобными структурами, что делает каждую такую находку уникальной лабораторией по изучению планетогенеза.
Силикатный след и планетарная эволюция
Спектральный анализ двадцати одного экстремального диска позволил разделить их на две четкие категории, различающиеся по энергетике происходящих катастроф. Первая группа состоит из дисков, обогащенных силикатами и диоксидом кремния, где пыль образуется в результате частичного испарения и последующей конденсации минералов при высокоэнергетических ударах тел масштаба Марса. Примечательно, что такие структуры обнаруживаются исключительно у звезд моложе трехсот миллионов лет, что идеально соотносится с оценками возраста Земли на момент ее столкновения с Тейей.
Вторая группа объединяет объекты, бедные силикатами, которые возникают при менее мощных столкновениях планетезималей размером с Луну. Эти диски встречаются около звезд самого разного возраста, демонстрируя хаотичную инфракрасную переменность. По мнению исследователей, наличие силикатно-бедных дисков у зрелых звезд указывает на гравитационную нестабильность, аналогичную эпохе поздней тяжелой бомбардировки в Солнечной системе, когда миграция газовых гигантов резко дестабилизировала орбиты малых тел.
Взгляд редакции SpaceDiscover
Редкость экстремальных остаточных дисков ставит перед астрофизикой интригующий вопрос: является ли сценарий формирования Земли типичным или наш мир представляет собой редчайшее исключение из правил архитектуры планетных систем. Новые данные James Webb показывают, что рождение обитаемых планет требует тонкого баланса между хаосом и стабильностью, где каждое катастрофическое столкновение должно произойти в строго отведенное эволюционное окно. В ближайшие годы космическая обсерватория Roman Space Telescope и готовящаяся дальняя инфракрасная миссия PRIMA расширят выборку наблюдений, окончательно связав геологическую летопись нашей планеты с динамикой экзопланетных систем по всей Галактике.
Не забудьте подписаться на наши каналы Дзен, Telegram и ВК.
Мы всегда рады видеть вас среди наших читателей и подписчиков SpaceDiscover!
