Tolimos žvaigždės šviesa, staiga pradėjusi mirgėti tarsi gesinanti žvakė, astronomams padėjo aptikti įspūdingą reiškinį.
Išanalizavę keistus į Saulę panašios žvaigždės „Gaia-GIC-1“, esančios maždaug už 11 600 šviesmečių, šviesio pokyčius, tyrėjai padarė išvadą, kad labiausiai tikėtinas paaiškinimas – netoliese įvykęs dviejų besiformuojančių planetų susidūrimas.
„Neįtikėtina, kad skirtingi teleskopai šį smūgį užfiksavo realiu laiku“, – teigė Vašingtono universiteto astronomas Anastasios Tzanidakis.
„Yra užfiksuota tik keletas bet kokio pobūdžio planetinių susidūrimų, o tokių, kurie taip primintų smūgį, suformavusį Žemę ir Mėnulį, apskritai nėra. Jei pavyks stebėti daugiau panašių momentų kitose Galaktikos vietose, tai padės geriau suprasti mūsų pasaulio susiformavimą“, – pridūrė jis.
Planetų sistemos, ypač pačioje pradžioje, gali būti itin chaotiškos. Dulkių sankaupos virsta planetų užuomazgomis – planetesimalėmis – ten, kur tam palankios sąlygos, pavyzdžiui, tankis ir gravitacija, nepriklausomai nuo to, kas dar skraido aplink jauną žvaigždę.
Tai dažnai baigiasi susidūrimais – mokslininkai mano, kad panašiai vyko ir mūsų Saulės sistemoje. Be vėlesnio laikotarpio, kai jaunąsias planetas intensyviai bombardavo asteroidai, manoma, jog su Žeme susidūrė maždaug Marso dydžio kūnas, o į orbitą išmestos nuolaužos vėliau suformavo Mėnulį.
Tačiau įrodymų, kad tokie procesai vyksta prie kitų žvaigždžių, rasti sudėtinga. Planetiniai susidūrimai vyksta palyginti mažais masteliais ir greitai, o po jų lieka tik trumpalaikiai dulkių debesys, kuriuos iš toli aptikti nelengva.
Padėtį keičia didelio masto dangaus stebėjimų programos, tokios kaip „Gaia“. Jos leidžia vienu metu stebėti didžiules dangaus sritis, pakartotinai matuoti daugybės žvaigždžių šviesį, spalvas ir padėtis bei fiksuoti net menkiausius elgsenos pokyčius.
„Gaia-GIC-1“ pokyčiai pirmą kartą užfiksuoti beveik prieš dešimtmetį. Tik peržiūrėdamas senesnius duomenis A. Tzanidakis pastebėjo tai, kas pasirodė neįprasta.
„Žvaigždės šviesis buvo gražiai stabilus, bet nuo 2016 metų atsirado trys šviesio kritimai. O apie 2021-uosius viskas tapo visiškai beprotiška“, – aiškino jis.
„Noriu pabrėžti: tokios, kaip mūsų Saulė, žvaigždės taip nesielgia. Kai tai pamatėme, pirmas klausimas buvo: kas čia vyksta?“
„Gaia-GIC-1“ yra F tipo žvaigždė – į Saulę panaši, tačiau didesnė ir karštesnė. Jos spindulys siekia apie 1,7 Saulės spindulio, masė – apie 1,3 Saulės masės. Ji yra netoli pietinio „Puppis“ žvaigždyno, išoriniuose Paukščių Tako disko regionuose.
Tikslaus jos amžiaus nustatyti nepavyko, tačiau žvaigždė atrodo gana stabili ir yra pagrindinėje sekoje – tai reiškia, kad ji pasiekė „suaugusios“ žvaigždės stadiją, kai energija gaminama branduolyje vykstant vandenilio sintezei. F tipo žvaigždės paprastai laikomos ganėtinai ramios – jos nepasižymi audringa raudonųjų nykštukių veikla ir nerodo keistų svyravimų, būdingų gyvenimo pabaigą pasiekiančioms žvaigždėms.
Todėl ryškūs „Gaia-GIC-1“ šviesio pokyčiai astronomams pasirodė mįslingi: galiausiai žvaigždė pritemo net iki 25 proc., o toks raštas anksčiau nebuvo stebėtas.
Vašingtono universiteto astronomas Jamesas Davenportas pasiūlė pažvelgti į situaciją kitu kampu – ir tada istorija įgavo pagreitį.
„Infraraudonųjų spindulių šviesio kreivė buvo visiška priešingybė regimosios šviesos kreivei“, – sakė A. Tzanidakis.
„Kai regimoji šviesa pradėjo mirgėti ir silpti, infraraudonųjų spindulių signalas šoktelėjo. Tai gali reikšti, kad žvaigždę užstojanti medžiaga yra karšta – tokia karšta, kad pati švyti infraraudonajame ruože.“
Stebėjimai leido spėti, kad susidarė dulkių debesis, kurio masė prilygsta dideliam asteroidui ir siekia beveik pusę nykštukinės planetos Cereros masės, o temperatūra pakilo iki maždaug 900 kelvinų. Tyrėjų modeliavimas parodė, kad yra vienas įvykio tipas, galintis paaiškinti visus šiuos parametrus.
Pasak mokslininkų, planetesimalių susidūrimas galėtų sukurti ir tokį masės bei šilumos kiekį, ir paaiškinti keistus šviesio svyravimus – tiek pradinį pritemimą, tiek vėliau prasidėjusį chaotišką mirgėjimą. Jei du kūnai artėjo vienas prie kito, prieš galutinį smūgį jie galėjo patirti kelis slystančius susidūrimus, o po to – vieną „purviną“ ir destruktyvų.
Skaičiavimai rodo, kad susidūrimas įvyko maždaug vieno astronominio vieneto atstumu nuo žvaigždės – panašiai kaip atstumas tarp Žemės ir Saulės. Dėl to šis atvejis gali tapti svarbia užuomina, padedančia suprasti ankstyvuosius mūsų Saulės sistemos formavimosi metus, pačią Žemę ir net gyvybės atsiradimo prielaidas.
„Kiek retas buvo įvykis, sukūręs Žemę ir Mėnulį? Šis klausimas yra esminis astrobiologijai“, – teigė J. Davenportas.
„Atrodo, kad Mėnulis yra vienas iš tų stebuklingų ingredientų, dėl kurių Žemė tapo tinkama gyvybei. Jis gali padėti apsaugoti nuo dalies asteroidų, sukelia vandenynų potvynius ir veikia procesus, leidžiančius chemijai ir biologijai maišytis globaliai, o gal net prisideda prie tektoninių plokščių aktyvumo.
Šiuo metu nežinome, kiek dažnai tokia dinamika pasitaiko. Tačiau jei pavyks užfiksuoti daugiau tokių susidūrimų, pradėsime tai suprasti“, – pridūrė jis.
Tyrimo rezultatai publikuoti leidinyje „The Astrophysical Journal Letters“.
