Es posible que se haya detectado por primera vez el resplandor de una colisión masiva entre dos planetas gigantes.
Los restos de la colisión podrían eventualmente enfriarse y formar un planeta completamente nuevo. Si se confirma la observación, brindará una oportunidad increíble de observar el nacimiento de un nuevo mundo en tiempo real y abrir una ventana a cómo se forman los planetas.
En diciembre de 2021, los astrónomos observarán una estrella parecida al Sol que de otro modo no tendría nada de especial Lo vi comenzar a parpadear. Durante unos meses, la luz visible (la luz que podemos ver con nuestros ojos) de esta estrella siguió cambiando. Por momentos casi desaparecía, antes de volver a su brillo anterior.
La estrella, que se encuentra a unos 1.800 años luz de la Tierra, recibió el identificador ASASSN-21qj, después de que Encuesta astronómica ASASN-SN que observó por primera vez el oscurecimiento de la estrella.
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Ver estrellas atenuarse así no es raro. Generalmente se atribuye al material que pasa entre la estrella y la Tierra. Es posible que ASASSN-21qj se hubiera agregado a una lista cada vez mayor de observaciones similares si no hubiera sido por un astrónomo aficionado, Arttu Sainio.
Sainio señaló en las redes sociales que unos dos años y medio antes de que se viera que la luz de la estrella se desvanecía, la emisión de luz infrarroja proveniente de su ubicación aumentó aproximadamente un 4%.
La luz infrarroja es emitida con mayor intensidad por objetos a temperaturas relativamente altas, de unos pocos cientos de grados Celsius. Esto planteó las preguntas: ¿estaban relacionadas estas dos observaciones y, de ser así, qué diablos estaba pasando alrededor de ASASSN-21qj?
Cataclismo planetario
Publicar nuestros hallazgos en naturalezaproponemos que ambos conjuntos de observaciones podrían explicarse por una colisión catastrófica entre dos planetas.
Se cree que los impactos gigantes, como se conocen estas colisiones, son comunes en las etapas finales de la formación de los planetas. Dictan los tamaños, composiciones y estados térmicos finales de los planetas y moldean las órbitas de los objetos en esos sistemas planetarios.
En nuestro sistema solar, se cree que los impactos gigantes son responsables de la extraña inclinación de Uranoel alta densidad de mercurio y el existencia de la luna de la tierra. Sin embargo, hasta ahora, teníamos poca evidencia directa de impactos gigantes en curso en la galaxia.
Para explicar las observaciones, una colisión habría necesitado liberar más energía en las primeras horas después del impacto de la que emitiría la estrella. El material de los cuerpos en colisión habría sido sobrecalentado y derretido, vaporizado o ambas cosas.
El impacto habría formado una masa de material caliente y brillante cientos de veces más grande que los planetas originales. El brillo infrarrojo de ASASSN-21qj fue observado por El telescopio espacial WISE de la NASA. WISE solo mira la estrella aproximadamente cada 300 días y probablemente se perdió el destello de luz inicial del impacto.
Sin embargo, el cuerpo planetario expandido producido por el impacto tardará mucho tiempo, tal vez millones de años, en enfriarse y reducirse hasta convertirse en algo que podríamos reconocer como un nuevo planeta.
Al principio, cuando este “cuerpo post-impacto” estaba en su mayor extensión, la luz emitida por él aún podía alcanzar un porcentaje de varios por ciento de la emisión de la estrella. Un cuerpo así podría haber producido el brillo infrarrojo que vimos.
El impacto también habría expulsado grandes columnas de escombros en una variedad de órbitas diferentes alrededor de la estrella. Una fracción de estos escombros se habría vaporizado por el impacto del impacto, condensándose posteriormente para formar nubes de diminutos hielo y cristales de roca.
Con el tiempo, parte de esta nube grumosa de material pasó entre ASASSN-21qj y la Tierra, bloqueando una fracción de la luz visible de la estrella y produciendo una atenuación errática.
Si nuestra interpretación de los acontecimientos es correcta, estudiar este sistema estelar podría ayudarnos a comprender un mecanismo clave de formación de planetas. Incluso a partir del limitado conjunto de observaciones que tenemos hasta ahora, hemos aprendido algunas cosas muy interesantes.
En primer lugar, para emitir la cantidad de energía observada, el cuerpo posterior al impacto debía haber tenido varios cientos de veces el tamaño de la Tierra. Para crear un cuerpo de ese tamaño, los planetas que colisionaron debieron tener cada uno varias veces la masa de la Tierra, posiblemente tan grande como la Tierra. “gigante de hielo” planetas Urano y Neptuno.
En segundo lugar, estimamos que la temperatura del cuerpo después del impacto ronda los 700°C. Para que la temperatura fuera tan baja, los cuerpos en colisión no podrían haber estado hechos enteramente de roca y metal.
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Gigantes de hielo
Las regiones exteriores de al menos uno de los planetas deben haber contenido elementos con bajas temperaturas de ebullición, como el agua. Por tanto, creemos que hemos asistido a una colisión entre dos mundos parecidos a Neptuno y ricos en hielo.
El retraso observado entre la emisión de luz infrarroja y la observación de los escombros cruzando la estrella sugiere que la colisión tuvo lugar bastante lejos de la estrella, más lejos que la Tierra del Sol.
Un sistema de este tipo, en el que hay gigantes de hielo lejos de la estrella, es más similar a nuestro sistema solar que a muchos de los sistemas planetarios densamente poblados que los astrónomos suelen observar alrededor de otras estrellas.
El aspecto más interesante de esto es que podemos seguir observando la evolución del sistema durante muchas décadas y probar nuestras conclusiones. Observaciones futuras, utilizando telescopios como JWST de la NASA, determinará los tamaños y composiciones de las partículas en la nube de escombros, identificará la química de las capas superiores del cuerpo posterior al impacto y rastreará cómo se enfría esta masa caliente de escombros. Es posible que incluso veamos emerger lunas nuevas.
Estas observaciones pueden informar nuestras teorías y ayudarnos a comprender cómo los impactos gigantes dan forma a los sistemas planetarios. Hasta ahora los únicos ejemplos que hemos tenido son los ecos de impactos en nuestro propio sistema solar. Ahora podremos presenciar el nacimiento de un nuevo planeta en tiempo real.
Simón LockInvestigador NERC, Facultad de Ciencias de la Tierra, Universidad de Bristol; Mateo KenworthyProfesor asociado de Astronomía, Universidad de Leideny Zoe LeinhardtProfesor asociado, Facultad de Física, Universidad de Bristol
Este artículo se republica desde La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el artículo original.