Редкий тип пыльной системы

Молодая звезда сначала формируется внутри газо-богатого протопланетного диска. По мере формирования планет большая часть этого материала исчезает. Некоторые системы позднее развивают более тонкий вторичный диск из фрагментов, образованных при столкновениях каменистых тел.

Небольшое меньшинство — это экстремальные диски обломков. NASA утверждает, что лишь около одного процента молодых звёзд показывают наблюдаемую сигнатуру этой стадии. Эти системы концентрируют значительное количество тёплой пыли на расстояниях, сопоставимых с областью каменистых планет в нашей собственной Солнечной системе.

Этот результат помогает поставить предыдущие снимки формирования планет в контекст. Elias 2-24 b всё ещё погружена в материал, из которого она образовалась.Экстремальные диски обломков показывают более позднюю, более разрушительную стадию, после того как уже существуют сравнительно большие каменистые тела, которые начинают сталкиваться друг с другом.

Два типа следов столкновений

Группа пылиЧто измерил телескоп WebbИнтерпретация, проверенная командой
Богатая кремнезёмомПыль с материалом, связанным с вулканическим стеклом.Очень энергичные столкновения между телами примерно масштаба Марса, способные превращать породу в пар.
Бедная кремнезёмомПыль, в составе которой преобладают минералы, такие как форстерит.Менее энергичные или скользящие столкновения между меньшими телами, ближе к размерам Луны.
Размеры столкновений являются интерпретациями данных о минералах, возрастах систем и моделях столкновений. Вебб не снимал удар планеты.

Диски, богатые кремнезёмом, появляются только вокруг звезд младше примерно 300 миллионов лет. Диски с малым содержанием кремнезёма охватывают более широкий возрастной диапазон и часто демонстрируют более значительные изменения в инфракрасной яркости.

Ни одна из групп не предоставляет фотографию столкновения. Планетарные зародыши слишком малы и удалены, чтобы наблюдать их напрямую в большинстве систем. Их обломки — это доказательства, которые могут измерить астрономы. Минеральные группы указывают на то, что экстремальная пыль не возникает из одной простой цепочки событий.

Лучшее сравнение Земли и Луны

Столкновение, приведшее к образованию Луны, обычно моделируется как столкновение ранней Земли с телом размером с Марс, часто называемым Тея. Оно остается моделью события в нашей собственной системе, а не объектом, который наблюдал «Джеймс Уэбб» в иных местах.

Новый обзор предоставляет этой модели более широкие рамки. Некоторые молодые диски, богатые кремнеземом, демонстрируют последствия высокой энергии, которые ожидаются от очень крупных столкновений. Другие системы показывают иной путь к изобилию тёплой пыли. Формирование каменистых планет включало повторяющиеся столкновения разных масштабов, нестабильные орбиты и изменяющиеся обломки.

Это дополняет Исследование Хаббла и Вебба крошечных миров за Нептуном. Эти ледяные объекты сохраняют подсказки о ранних материалах Солнечной системы и последующих перераспределениях. Крайние диски обломков показывают разрушительную стадию вокруг других звезд. Вместе они объясняют, почему казалось бы аккуратная планетная система может сохранять бурную историю.

Что на самом деле добавил Вебб

Вебб не открыл первый экстремальный диск обломков. Класс был установлен Спитцером много лет назад. Вебб расширил выборку и уточнил измерения состава настолько, чтобы проверить, принадлежат ли эти диски к одному семейству.

Ответ, по-видимому, отрицательный. Популяции, богатые кремнеземом, и популяции с низким содержанием кремнезема имеют разные возрастные закономерности и, вероятно, разные истории столкновений. Работа превращает необычное инфракрасное свечение в конкретный научный вопрос: были ли эти пылинки созданы высокоэнергетическими столкновениями крупных каменистых тел или более низкоэнергетическая встреча сохранила большую часть их первоначальной минеральной структуры?

Выборка всё ещё мала. NASA отмечает, что только три диска в текущем наборе данных проверяют предсказание о том, что системы, богатые кремнезёмом, не должны сохраняться в более старом возрасте. Необходимо больше наблюдений, прежде чем этот шаблон будет подтверждён.

Что посмотреть дальше

Следующий полезный результат даст больше данных о системах, особенно о старых экстремальных дисках обломков. Если их минеральные характеристики будут соответствовать предложенной модели, астрономы смогут лучше различать высокоэнергетичное формирование каменистых миров от последующей орбитальной нестабильности и меньших столкновений.

На данный момент обзор предлагает обоснованную версию драматичной идеи. Другие планетные системы всё ещё могут носить пыль от столкновений, достаточно мощных, чтобы переделывать миры. «Вебб» изучает химический след, который эти столкновения оставили после себя.

Первоисточники