Космический телескоп «Джеймс Уэбб» позволил астрономам исследовать редкий класс молодых планетных систем, в которых происходят особенно мощные столкновения формирующихся планет. Такие системы могут помочь понять события ранней истории Солнечной системы, включая предполагаемое столкновение Земли с протопланетой Тейей, после которого могла образоваться Луна.

Исследователи изучили 21 так называемый экстремальный обломочный диск. Они встречаются примерно у одного процента звёзд и отличаются необычно большим количеством тёплой пыли в области, где обычно формируются каменистые планеты. Предполагается, что молодая Солнечная система также могла пройти через подобную фазу.

«Уэбб» позволил определить химический состав пыли и разделить такие системы на две основные группы — богатые и бедные кремнезёмом. Это различие, по мнению исследователей, связано с энергией происходящих столкновений.

Диски с большим количеством кремнезёма, вероятно, возникают после чрезвычайно мощных столкновений объектов размером примерно с Марс. Энергии оказывается достаточно, чтобы значительная часть вещества буквально испарилась, а затем сконденсировалась в мелкую пыль. Именно такой сценарий напоминает предполагаемое столкновение молодой Земли с Тейей. Около трети исследованных экстремальных дисков относятся к этому типу, причём их обнаружили только вокруг звёзд моложе 300 миллионов лет.

Диски с меньшим содержанием кремнезёма, вероятно, связаны с менее энергетическими столкновениями тел примерно лунного размера, например при скользящих ударах. Они встречаются у звёзд самых разных возрастов и сильнее изменяют свою яркость. Учёные объясняют это быстрым перераспределением свежих обломков, их последующими столкновениями и изменениями орбит.

Особенно интересно совпадение временных масштабов. Модели формирования Солнечной системы показывают, что каменистые планеты должны были сформироваться в течение первых нескольких сотен миллионов лет. Предполагаемое столкновение Земли и Тейи произошло примерно через 100 миллионов лет после рождения Солнца — как раз в возрастном диапазоне систем с богатыми кремнезёмом дисками.

Таким образом, «Уэбб» фактически позволяет наблюдать аналоги процессов, которые могли происходить в молодой Солнечной системе 4,5 миллиарда лет назад. Само столкновение Земли с Тейей телескоп, разумеется, не доказывает, но наблюдения других систем показывают, что катастрофические столкновения планетных зародышей действительно являются естественной стадией формирования каменистых планет.

Исследование опубликовано 1 октября в The Astrophysical Journal.

https://www.space.com/astronomy/exoplanets/worlds-collide-james-webb-space-telescope-investigates-what-happens-when-planets-crash-together