Cattiva astronomia Due protopianeti in collisione formano un’enorme nuvola di polvere

In un disco di gas e polvere che forma un pianeta attorno a una giovane stella vicina, due enormi oggetti si sono recentemente scontrati ad alta velocità. L’impatto colossale è stato di dimensioni decisamente apocalittiche, vaporizzando abbastanza materiale per creare un piccolo pianeta, almeno. Ancora meglio, l’enorme nuvola di polvere creata nell’evento è passata tra noi e la stella, eclissandola due volte, consentendo agli astronomi di saperne di più su questa catastrofe.

La stella si chiama HD 166191 e si trova a circa 325 anni luce dalla Terra in direzione della costellazione del Sagittario. È più grande, più massiccio e più caldo del Sole, ed è giovane, probabilmente ha solo 10 milioni di anni – il nostro Sole è 450 volte più vecchio di questo, quindi la stella è solo un bambino.

Le stelle giovani sono comunemente circondate da un disco di materiale chiamato disco protoplanetario, da cui si formano i pianeti. Questi dischi sono caldi e, sebbene la maggior parte siano troppo piccoli per essere visti direttamente, il loro calore emette luce infrarossa che può tradire la loro presenza. Questo eccesso di infrarossi è visto con HD 166191, indicando che un tale disco gli orbita attorno.

Un team di astronomi ha osservato la stella con il telescopio spaziale Spitzer in modo specifico per osservare il disco e vedere i cambiamenti in esso man mano che si formano i pianeti. Spitzer era un osservatorio a infrarossi che ha operato per 17 anni prima di essere dismesso nel gennaio 2020. In cinque anni, tra il 2015 e il 2019, il telescopio ha osservato HD 166191, monitorandolo all’incirca ogni tre giorni per un mese due volte l’anno, inviando indietro oltre 100 osservazioni separate [link to paper].

La luce infrarossa della stella è rimasta più o meno stabile fino a quando, nel 2018, è aumentata improvvisamente di luminosità. Nel corso di circa un anno ha raddoppiato la luminosità, un enorme aumento. Ha raggiunto il picco nel 2019 ed era ancora vicino a quel picco durante l’ultima serie di osservazioni di Spitzer nell’estate del 2019.

Un punto chiave è che la stella stessa non è diventata più luminosa nella luce visibile – del tipo che vedono i nostri occhi – rendendo abbastanza chiaro che qualcosa di diverso dalla stella stava generando questa luce infrarossa. Dato che la stella è giovane e ci sono probabili pianeti in formazione nel disco, la conclusione ovvia è che due oggetti protoplanetari rocciosi si sono scontrati ad alta velocità. L’immenso impatto avrebbe creato un calore intenso, vaporizzando molto materiale che poi si sarebbe raffreddato e si sarebbe condensato in polvere calda, e quella nuvola era ciò che emetteva la luce infrarossa.

Interi pianeti in collisione. Devo ancora ricordare a me stesso che cose del genere sono reali.

È interessante notare che sono stati osservati due grandi cali nella luminosità della luce visibile della stella, separati da circa 142 giorni proprio nello stesso momento in cui la luminosità IR è aumentata. Gli astronomi lo attribuiscono alla nuvola di polvere stessa che passa tra la stella e noi, bloccandone la luce. Se questo è il periodo orbitale della nuvola di polvere, significa che gli oggetti si sono scontrati a circa 90 milioni di km dalla stella – un po’ meno della distanza di Venere dal nostro Sole – e dato il tempo impiegato dalla stella per oscurarsi e illuminarsi di nuovo, la nuvola è enorme, almeno 3 milioni di km di diametro.

E, in effetti, è probabilmente molto più grande. Se l’orbita della nuvola è inclinata sulla nostra linea di vista, significa che solo il bordo di essa ha tagliato la stella, quindi la dimensione effettiva potrebbe essere molto più grande di quanto dedotto. In effetti, il tipo di materiale visto di solito costituisce solo una frazione del materiale totale espulso da un tale evento, quindi potrebbe esserci molto di più in questa nuvola di quanto visto.

Date le dimensioni minime e la luminosità dell’emissione infrarossa, gli astronomi ritengono che la polvere generata dall’impatto sia stata sufficiente per creare un singolo oggetto di 400 – 600 km di diametro. È enorme; le dimensioni di Vesta, il secondo oggetto più grande della nostra cintura di asteroidi, e anche questo è un minimo. Gli oggetti che si sono scontrati potrebbero essere delle dimensioni di un pianeta.

Incredibile. A centinaia di anni luce di distanza due oggetti planetari si sono scontrati l’uno contro l’altro a una velocità che potrebbe essere di decine di migliaia di chilometri all’ora, e la conseguente catastrofica esplosione di materiale ha espulso 100 quadrilioni di tonnellate di polvere. Almeno.

Abbiamo già visto prove di cose del genere, ma questa è la prima volta che una nuvola di detriti è stata vista transitare sulla stella, consentendo di calcolare la dimensione e la massa della nuvola. È fenomenale. Purtroppo, senza Spitzer non è chiaro se queste cose possano essere seguite; È probabile che James Webb abbia un numero enorme di iscritti così com’è, e osservare lo stesso oggetto più e più volte abbastanza spesso da cogliere un evento del genere sembra qualcosa che il comitato di allocazione del telescopio JWST probabilmente negherebbe. Mi piacerebbe vedere anche più piccoli telescopi a infrarossi nello spazio, in modo da poter individuare cose come JWST e fare ancora più rilevamenti come osservare le collisioni planetarie proprio come quelle che ho visto nei film da bambino.

Perché accadono davvero. E possiamo imparare molto su come si formano i sistemi solari come il nostro e altri osservandoli.

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