Vos antrą kartą istorijoje astronomams pavyko tiesiogiai užfiksuoti dviejų asteroidų susidūrimą prie svetimos žvaigždės, esančios netoli Saulės sistemos ribų.
Ši žvaigždė – Fomalhautas, vos apie 440 milijonų metų amžiaus kosminis „kūdikis“. Ją vis dar gaubia iš formavimosi laikų likęs nuolaužų diskas. Kadangi Fomalhautas yra tik maždaug už 25 šviesmečių nuo mūsų, tai – puiki „laboratorija“, leidžianti tirti procesus, kurie laikomi būsimos planetų formacijos užuomazgomis.
Hablo kosminis teleskopas dabar atskleidė įvykį, kuris greičiausiai yra vienas iš tokių procesų: užfiksuotas dviejų uolienų gabalų, kurių kiekvieno skersmuo siekė apie 60 kilometrų, susidūrimas. Jei šie kūnai nebūtų susidūrę ir subyrėję į dulkes, jie galėjo tapti savotiškomis „sėklomis“, iš kurių ilgainiui būtų susiformavusios planetos, skriejančios aplink Fomalhautą.
„Tai tikrai pirmas kartas, kai matau iš niekur atsirandantį šviesos tašką už Saulės sistemos ribų esančioje planetinėje sistemoje“, – sako Kalifornijos universiteto Berklio astronomas Paulas Kalasas.
„Jo nėra nė viename ankstesniame Hablo teleskopo kadre, vadinasi, ką tik užfiksavome smarkų dviejų masyvių objektų susidūrimą ir milžinišką nuolaužų debesį – nieko panašaus šiandien nematome mūsų pačių Saulės sistemoje. Tai stulbina.“
Fomalhautas ir anksčiau buvo atsidūręs astronomų dėmesio centre. 2004 metais prie šios žvaigždės orbitos buvo pastebėtas itin ryškus objektas, primenantis planetą. Vėlesni, 2012 metais atlikti tiesioginiai stebėjimai atrodė tik patvirtinantys šią hipotezę. Spėjamą dujinį milžiną mokslininkai net spėjo pakrikštyti Dagonu.
Tačiau 2014 metais, atlikus naujus stebėjimus, Dagonas visiškai dingo. Buvo padaryta išvada, kad labiausiai tikėtinas šio reiškinio paaiškinimas – tai niekada nebuvo planeta. Greičiau tai buvo ryškus, plečiantis dulkių debesis, susidaręs po dviejų asteroidų susidūrimo.
2023 metais Hablo teleskopas vėl nukreiptas į Fomalhauto sistemą, tikintis sužinoti, ar ši „keistuolė“ žvaigždė neparodys naujų staigmenų. Taip ir nutiko: Fomalhauto aplinkoje pasirodė naujas šviesos „gumulas“, keistai primenantis kadaise matytą Dagoną.
„Šiais stebėjimais iš pradžių ketinome sekti Fomalhautą b, kurį laikėme planeta“, – aiškina Šiaurės Vakarų universiteto astronomas Jasonas Wangas. – „Manėme, kad matomas ryškus šaltinis yra tas pats Fomalhautas b, nes iki tol tai buvo vienintelis žinomas objektas sistemoje. Tačiau atidžiai palyginę naujus ir senesnius kadrus supratome, kad tai negali būti tas pats šaltinis. Tai buvo ir labai įdomu, ir kartu privertė rimtai pasukti galvą.“
Kalasas su kolegomis naująjį objektą pavadino Fomalhautu cs2 (angl. „circumstellar source 2“ – antrasis prie žvaigždės esantis šaltinis). Anksčiau stebėtas Dagonas atitinkamai pervadintas į Fomalhaut cs1.
„Fomalhautas cs2 atrodo lyg už Saulės sistemos ribų esanti planeta, atspindinti žvaigždės šviesą“, – aiškina Kalasas. – „Iš cs1 tyrimų sužinojome, kad didelis dulkių debesis metais gali apsimesti planeta. Tai labai svarbi pamoka ateities misijoms, siekiančioms aptikti egzoplanetas pagal atspindėtą žvaigždės šviesą.“
Remdamiesi Hablo teleskopo duomenimis ir ankstesniais cs1 šaltinio pokyčių stebėjimais, mokslininkai apskaičiavo, kad abu dulkių debesys greičiausiai atsirado susidūrus gana nedideliems, panašaus dydžio kūnams. Įdomu tai, kad abu susidūrimai įvyko panašioje vietoje – tolimame Fomalhauto disko pakraštyje.
„Ankstesnė teorija rodė, kad tokie susidūrimai turėtų įvykti maždaug kartą per 100 tūkstančių metų ar dar rečiau. O mes per 20 metų matome jau du“, – pažymi Kalasas.
„Jei turėtume paskutinių 3 000 metų šios sistemos „filmą“, pagreitintą taip, kad vieneri metai truktų tik sekundės dalį, įsivaizduokite, kiek blyksnių pamatytume. Fomalhauto planetinė sistema tiesiog žaižaruotų nuo tokių susidūrimų.“
Vienas susidūrimas – tik pavienis atvejis, parodantis, kad tam tikromis sąlygomis tai apskritai įmanoma. Antras – jau leidžia kalbėti apie dėsningumus, atsiranda statistika ir galimybė įvertinti procesų dažnį bei mastą.
„Svarbiausia šio stebėjimo reikšmė ta, kad jis leidžia įvertinti ir susidūrusių kūnų dydį, ir tai, kiek panašių objektų sukasi diske – o tokią informaciją kitais būdais gauti beveik neįmanoma“, – sako Kembridžo universiteto astronomas Markas Wyattas.
„Mūsų skaičiavimai rodo, kad tiek cs1, tiek cs2 sukūrę kūnai buvo maždaug 60 kilometrų skersmens. Iš to sprendžiame, kad Fomalhauto sistemoje gali skrieti apie 300 milijonų panašių planetesimalių.“
Artimoji žvaigždės aplinka ir be to yra labai įdomi. Kiti neseni stebėjimai parodė, kad Fomalhauto nuolaužų diske yra koncentrinių tarpų – tai gali reikšti, kad kažkas išvalo tų sričių medžiagą. Tokiais „šluotomis“ dažnai tampa besiformuojančios planetos, kurios savo orbita „iššluoja“ dulkes ir smulkius kūnus. Tačiau pačių planetų šioje sistemoje kol kas tiesiogiai nepavyko pamatyti.
2023 metais Džeimso Webbo kosminis teleskopas Fomalhauto sistemoje aptiko didelį dulkių „mazgą“ toje pačioje išorinėje žiedo dalyje, kurioje buvo pastebėti cs1 ir cs2. Tuomet astronomai spėjo, kad tai – dar vieno susidūrimo pėdsakas, nors šiai interpretacijai dar reikia papildomų įrodymų.
Nors Fomalhautas kelia daugiau klausimų nei pateikia atsakymų, ryškėja bendras vaizdas: tai labai dinamiška, kol kas dar ankstyvoje raidos stadijoje esanti planetinė sistema. Tokios sąlygos būdingos etapui, kai aktyviai formuojasi planetos.
„Ši sistema yra natūrali laboratorija, leidžianti tirti, kaip elgiasi planetesimalės susidūrimų metu – o tai savo ruožtu pasako, iš ko jos sudarytos ir kaip susiformavo“, – pabrėžia Wyattas.
Mokslininkai planuoja ir toliau stebėti cs2, naudodamiesi tiek Hablo, tiek Džeimso Webbo teleskopais, kad pamatytų, kaip dulkių debesis keisis artimiausiais metais.
„Stebėsime cs2 formos, ryškio ir orbitos pokyčius laikui bėgant“, – teigia Kalasas. – „Gali būti, kad dulkių debesis ims temptis, taps labiau ovalo ar kometos formos, nes smulkias dulkes pradės stumti žvaigždės spinduliuotės slėgis.“
