Astronomen hatten die Möglichkeit, eine massive, sterngroße Trümmerwolke von einem solchen Einschlag zu beobachten, als sie vor einem nahen Stern vorbeizog und einen Teil seines Lichts blockierte. Dieses vorübergehende Verdunkeln des Sternenlichts, bekannt als Transit, ist oft eine Methode, die verwendet wird, um das Vorhandensein von Exoplaneten um Sterne außerhalb unseres Sonnensystems zu erkennen. Aber diesmal ergaben die Beobachtungen Hinweise auf eine Kollision zwischen zwei Himmelskörpern, die wahrscheinlich die Größe riesiger Asteroiden oder Miniplaneten haben, sagten die Wissenschaftler.
Ein Team von Astronomen begann mit der routinemäßigen Beobachtung von HD 166191, einem 10 Millionen Jahre alten Stern, der unserer Sonne ähnelt und 388 Lichtjahre entfernt liegt. im Jahr 2015. Astronomisch gesehen ist es immer noch ein ziemlich junger Stern – wenn man bedenkt, dass unsere Sonne 4,6 Milliarden Jahre alt ist. In diesem Alter bilden sich oft Planetesimale um Sterne herum. Diese umkreisenden Staubklumpen, die bei der Entstehung des Sterns übrig geblieben sind, werden zu Gesteinskörpern, nicht unähnlich den Asteroiden, die bei der Entstehung unseres Sonnensystems übrig geblieben sind. Planetesimale, die um andere Sterne herum gefunden werden, können Material sammeln und an Größe zunehmen, um sich schließlich in Planeten zu verwandeln.
Gas, das für die Sternentstehung notwendig ist, verteilt sich mit der Zeit zwischen den Planetesimalen – und dann laufen diese Objekte zunehmend Gefahr, aneinander zu prallen.
Trümmer liefern Hinweise auf die Entstehung von Planeten
Planetesimale sind zu klein, um von Teleskopen gesehen zu werden, aber wenn sie zusammenstoßen, sind ihre Staubwolken groß genug, um beobachtet zu werden.
Basierend auf den beobachtbaren Daten glauben die Forscher zunächst, dass die Trümmerwolke so lang geworden ist, dass sie eine Fläche einnahm, die etwa dreimal so groß ist wie die des Sterns – und das ist die Mindestschätzung. Aber Spitzers Infrarotbeobachtung sah nur einen kleinen Teil der Wolke, die vor dem Stern vorbeizog, während die gesamte Trümmerwolke eine Region umfasste, die hundertmal so groß war wie der Stern.
Um eine so massive Wolke zu erzeugen, war die Kollision wahrscheinlich das Ergebnis zweier Objekte, die ähnlich groß waren wie Vesta, ein 330 Meilen (530 Kilometer) breiter Riesenasteroid, der fast so groß wie ein Zwergplanet ist im Haupt-Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter in unserem Sonnensystem zusammenkommen.
Als diese beiden Himmelskörper kollidierten, erzeugten sie genug Wärme und Energie, um einen Teil der Trümmer zu verdampfen. Fragmente dieser Kollision prallten wahrscheinlich auf andere kleine Objekte, die HD 166191 umkreisen, und trugen zu der von Spitzer beobachteten Staubwolke bei.
„Indem wir staubige Trümmerscheiben um junge Sterne betrachten, können wir im Wesentlichen in die Zeit zurückblicken und die Prozesse sehen, die unser eigenes Sonnensystem geformt haben könnten“, sagte die Hauptautorin der Studie, Kate Su, Forschungsprofessorin am Steward Observatory der Universität von Arizona, in ein Statement. „Wenn wir etwas über das Ergebnis von Kollisionen in diesen Systemen erfahren, bekommen wir vielleicht auch eine bessere Vorstellung davon, wie häufig sich Gesteinsplaneten um andere Sterne bilden.“
Erste Augenzeugenbeobachtung nach der Kollision
Mitte 2018 nahm die Helligkeit des HD 166191 zu, was auf Aktivität hindeutet. Spitzer, der Infrarotlicht beobachtete, das für das menschliche Auge unsichtbar ist, entdeckte eine Trümmerwolke, als sie sich vor dem Stern bewegte. Diese Beobachtung wurde mit den Beobachtungen verglichen, die von bodengestützten Teleskopen im sichtbaren Licht gemacht wurden, die die Größe und Form der Wolke sowie ihre schnelle Entwicklung enthüllten. Auch die bodengestützten Teleskope hatten etwa 142 Tage zuvor ein ähnliches Ereignis beobachtet, als Spitzers Beobachtungen eine Lücke aufwiesen.
„Zum ersten Mal haben wir sowohl das Infrarotglühen des Staubs als auch die Trübung eingefangen, die der Staub verursacht, wenn die Wolke vor dem Stern vorbeizieht“, sagte Everett Schlawin, Co-Autor der Studie, Assistenzforschungsprofessor am Steward Observatory der Universität von Arizona, in ein Statement.
„Es gibt keinen Ersatz dafür, Augenzeuge eines Ereignisses zu sein“, sagte der Co-Autor der Studie, George Rieke, Professor für Astronomie und Planetenwissenschaften an der Regents University Das Steward Observatory der University of Arizona in einer Erklärung. „Alle zuvor von Spitzer gemeldeten Fälle waren ungelöst, mit nur theoretischen Hypothesen darüber, wie das tatsächliche Ereignis und die Trümmerwolke ausgesehen haben könnten.“
Als die Forscher ihre Beobachtungen fortsetzten, beobachteten sie, wie sich die Trümmerwolke ausdehnte und durchsichtiger wurde, als sich der Staub schnell verteilte.
Im Jahr 2019 war die Wolke nicht mehr zu sehen. Allerdings befand sich doppelt so viel Staub im System im Vergleich zu Beobachtungen von Spitzer vor der Kollision.
Das Forschungsteam überwacht den Stern weiterhin mit anderen Infrarot-Observatorien und erwartet neue Beobachtungen dieser Art von Kollisionen mit dem kürzlich gestarteten James-Webb-Weltraumteleskop.