Il bagliore risultante da una massiccia collisione tra due pianeti giganti potrebbe essere stato rilevato per la prima volta.
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I detriti della collisione potrebbero eventualmente raffreddarsi e formare un pianeta completamente nuovo. Se questa osservazione sarà confermata, sarà una meravigliosa opportunità per osservare la nascita di un nuovo mondo in tempo reale e aprire una finestra su come si formano i pianeti.
Nel dicembre 2021, gli astronomi osservando una stella naturale simile al sole l’hanno vista iniziare a brillare. Per alcuni mesi, la luce visibile (la luce che possiamo vedere con i nostri occhi) ha continuato a cambiare. A volte quasi scompariva prima di ritornare alla luminosità precedente.
Alla stella, che si trova a circa 1.800 anni luce dalla Terra, è stata data l’identificazione ASASSN-21qj, dopo che l’indagine astronomica ASASN-SN ha osservato per la prima volta l’oscuramento della stella.
Vedere stelle fioche come questa non è raro. Ciò è generalmente dovuto al passaggio di materiale tra la stella e la Terra. ASASSN-21qj sarebbe stato aggiunto a un elenco crescente di osservazioni simili se non fosse stato per l’astronomo dilettante Arttu Sainio.
Sainyu ha spiegato sui social media che due anni e mezzo prima che la luce della stella scomparisse, l’emissione di luce infrarossa dalla sua posizione era aumentata di circa il 4%.
La luce infrarossa viene emessa con maggiore intensità da oggetti a temperature relativamente elevate, fino a poche centinaia di gradi Celsius. Ciò ha sollevato domande: queste due osservazioni erano correlate e, in tal caso, cosa diavolo stava succedendo intorno ad ASASSN-21qj?
Disastro planetario
Pubblicando le nostre scoperte su Nature, suggeriamo che entrambe le serie di osservazioni possano essere spiegate da una collisione catastrofica tra due pianeti.
Si ritiene che gli impatti giganti, come sono conosciute queste collisioni, siano comuni nelle fasi finali della formazione dei pianeti. Determinano le dimensioni finali, le composizioni e gli stati termici dei pianeti e modellano le orbite degli oggetti in questi sistemi planetari.
Nel nostro sistema solare, si ritiene che gli impatti giganti siano responsabili della strana inclinazione di Urano, dell’elevata densità di Mercurio e della presenza della Luna terrestre. Tuttavia, fino ad ora, abbiamo avuto poche prove dirette di impatti giganti in corso nella galassia.
Per spiegare le osservazioni, la collisione deve rilasciare più energia nelle prime ore dopo la collisione rispetto a quella della stella. I materiali degli oggetti in collisione potrebbero essere stati surriscaldati e fusi, evaporati o entrambi.
La collisione avrebbe creato una massa di materiale calda e luminosa centinaia di volte più grande dei pianeti originali. Il bagliore infrarosso di ASASSN-21qj è stato osservato dal telescopio spaziale WISE della NASA. WISE guarda la stella solo ogni 300 giorni circa e probabilmente perde il lampo di luce iniziale derivante dall’impatto.
Tuttavia, il corpo planetario in espansione risultante dalla collisione impiegherebbe molto tempo, forse milioni di anni, per raffreddarsi e contrarsi in qualcosa che riconosceremmo come un nuovo pianeta.
Inizialmente, quando questo “oggetto post-impatto” aveva raggiunto la sua massima estensione, la luce emessa avrebbe potuto essere pari a parecchie percentuali dell’emissione della stella. Un oggetto del genere potrebbe produrre il bagliore infrarosso che abbiamo visto.
La collisione avrebbe anche espulso grandi nubi di detriti in una serie di orbite diverse attorno alla stella. Alcuni di questi detriti probabilmente si sono vaporizzati a causa dello shock dell’impatto, condensandosi successivamente per formare nuvole di piccoli cristalli di ghiaccio e roccia.
Nel corso del tempo, parte di questa nube di materiale è passata tra ASASSN-21qj e la Terra, bloccando parte della luce visibile della stella e producendo un oscuramento irregolare.
Se la nostra interpretazione degli eventi è corretta, lo studio di questo sistema stellare potrebbe aiutarci a comprendere il meccanismo principale della formazione planetaria. Anche con il numero limitato di osservazioni che abbiamo finora, abbiamo imparato alcune cose molto interessanti.
Innanzitutto, per rilasciare la quantità di energia osservata, la dimensione dell’oggetto dopo l’impatto dovrebbe essere centinaia di volte quella della Terra. Per creare un corpo così massiccio, la massa di ciascuno dei pianeti in collisione dovrebbe essere diverse volte la massa della Terra, forse grande quanto i “giganti del ghiaccio” Urano e Nettuno.
In secondo luogo, stimiamo che la temperatura corporea post-impatto sia intorno ai 700°C. Perché la temperatura fosse così bassa, gli oggetti in collisione non avrebbero potuto essere fatti interamente di roccia e metallo.
Giganti del ghiaccio
Le regioni esterne di almeno uno dei pianeti devono contenere elementi con basse temperature di ebollizione, come l’acqua. Quindi pensiamo di aver visto una collisione tra due mondi ricchi di ghiaccio, simili a Nettuno.
Il ritardo osservato tra l’emissione infrarossa e il rilevamento dei detriti che passano attraverso la stella indica che la collisione è avvenuta lontano dalla stella, più lontano della distanza della Terra dal Sole.
Un sistema del genere, in cui esistono giganti di ghiaccio lontani dalla stella, è più simile al nostro sistema solare rispetto a molti dei sistemi planetari compatti che gli astronomi spesso osservano attorno ad altre stelle.
L’aspetto più interessante è che possiamo continuare a monitorare l’evoluzione del sistema per molti decenni e testare le nostre conclusioni. Le osservazioni future, utilizzando telescopi come il James Webb Space Telescope della NASA, determineranno le dimensioni e la composizione delle particelle nella nube di detriti, determineranno la chimica degli strati superiori dell’oggetto dopo l’impatto e monitoreranno il modo in cui questa massa calda di detriti si è raffreddata. Potremmo anche vedere apparire le lune nuove.
Queste osservazioni possono informare le nostre teorie, aiutandoci a capire come gli impatti massicci modellano i sistemi planetari. Finora, gli unici esempi che abbiamo sono gli echi delle collisioni nel nostro sistema solare. Ora potremo assistere alla nascita di un nuovo pianeta in tempo reale.
Tradotto da Matthews Lineker da Avviso scientifico
