Астрономы обнаружили кандидата в столкновение крупных планетезималей в диске у молодой солнцеподобной звезды. В результате него возникло облако теплой пыли и обломков, которое существует уже несколько лет. Статья опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters.
Столкновения крупных планетезималей происходят на поздних стадиях процесса формирования планетной системы, когда протопланетный диск уже беден газом. Именно такие катаклизмы, согласно теоретическим моделям, позволяют планетам земной группы достигать наблюдаемых масс. В них участвуют зародыши планет, размером до Марса, а сами столкновения, в основном, происходят в первые пару сотен миллионов лет жизни системы, а в последующую пару миллиардов лет становятся уже редким событием. Благодаря тому, что в результате столкновений крупных планетезималей возникают облака теплой пыли и обломков, которые способны рассеиваться продолжительное время, их можно выявить при мониторинге яркости обломочных дисков у молодых звезд в инфракрасном диапазоне.
Анастасиос Цанидакис (Anastasios Tzanidakis) и Джеймс Девенпорт (James R. A. Davenport) из Вашингтонского университета сообщили об обнаружении интересного кандидата в облако обломков, возникших при столкновении крупных тел в окрестностях молодой звезды спектрального типа F5, с массой около 1,3 массы Солнца. Объект получил обозначение Gaia-GIC-1 (ранее Gaia20ehk) и первоначально замечен как транзиент космическим телескопом Gaia. Дополнительные фотометрические данные в оптическом и инфракрасном диапазоне получены из обзоров неба SkyMapper, DECAPS и KMTNet и каталогов телескопа WISE, а оптические спектроскопические наблюдения велись на телескопах SOAR и SALT.
Согласно кривым блеска в период с 2014 по 2017 год звезда вела себя не примечательно, однако затем вначале продемонстрировала в оптическом диапазоне три падения яркости с переменной глубиной и средней продолжительностью около двухсот дней, а после на четыре года быстро уменьшила свою яркость, которая остается низкой до сих пор. При этом в инфракрасном диапазоне звезда стала ярче, демонстрируя с 2019 года плато по яркости.
Подобная наблюдательная картина лучше всего вписывается в модель транзитного комковатого облака из теплой пыли и обломков, которое возникло при столкновении крупных планетезималей в диске. Предполагается, что облако находится на орбите с длиной большой полуоси около 1,1 астрономической единицы и периодом около 380,5 дня. Орбита может быть как эллиптической, так и круговой — в последнем случае асимметричные профили провалов по яркости могут быть объяснены постепенным распределением плотности внутри пылевого облака. Расчетная масса возникшей в ходе столкновения пыли с температурой около 900 кельвинов составляет, как минимум, 4 × 1020 килограмм, а площадь поперечного сечения облака — 0,13 астрономической единицы в квадрате. Сами столкнувшиеся тела могли превосходить по массе спутник Сатурна Энцелад.
Так как падение яркости звезды наблюдается до сих пор, а событий крупных столкновений планетезималей или экзопланет известно очень мало, ученые подчеркивают важность новых наблюдений за Gaia-GIC-1, в которых должны принимать участие не только наземные телескопы, но и космический телескоп «Джеймс Уэбб», который поможет значительно уточнить модель произошедшего в системе катаклизма.
А еще столкновения планетезималей могут породить экзопланеты-обманки — именно так произошло с экзопланетой Дагон у звезды Фомальгаут.