«Уэбб» помог оценить энергию столкновений в молодых звёздных системах
По составу пыли в 21 экстремальном пылевом диске астрономы различили два типа столкновений: удары тел размером с Марс и более слабые, скользящие столкновения тел размером с Луну.
Команда под руководством Кейт Су из Института космических наук в Боулдере (Колорадо) с помощью телескопа «Джеймс Уэбб» изучила экстремальные пылевые диски. Так называют почти лишённые газа диски вокруг молодых звёзд, где необычно много тёплой пыли вблизи звезды, в зоне, сравнимой с орбитами каменных планет Солнечной системы. Этот подкласс открыл выведенный из эксплуатации телескоп «Спитцер». Статья вышла в The Astrophysical Journal. Теория предсказывает, что таких дисков должно быть много, но, по оценкам авторов, признаки этой фазы видны лишь примерно у 1% молодых звёзд.
Несмотря на редкость, исследователи собрали выборку из 21 диска. Пять взяты из архива «Спитцера», шестнадцать наблюдал «Уэбб»: двенадцать из них впервые, ещё четыре повторно после «Спитцера». Спектры в среднем инфракрасном диапазоне подтвердили, что у всех таких дисков пылинки мельче, чем в протопланетных и обычных пылевых дисках, концентрация тёплой пыли высока, а яркость меняется нерегулярно.
Кремнезём как след удара
По минеральному составу выборка разделилась на диски, богатые кремнезёмом, и диски, бедные им. Примерно треть оказалась богатой кремнезёмом. Авторы связывают такие диски с мощными ударами тел размером с Марс, при которых значительная часть вещества испаряется. Остальные две трети, по их интерпретации, возникают при менее энергичных, скользящих столкновениях тел размером с Луну. Богатые кремнезёмом диски нашлись только у звёзд моложе 300 млн лет. Бедные встречаются в широком диапазоне возрастов, и их яркость обычно меняется сильнее. Команда предполагает, что эти колебания вызывает быстрая эволюция свежих обломков: их орбиты меняются, и случаются новые удары.
Работа касается и ранней истории Земли. По распространённой гипотезе, Луна появилась после столкновения молодой Земли с телом размером с Марс, которое назвали Тейей. Земля и Луна сформировались примерно через 100 млн лет после Солнца, и этот срок укладывается в возраст богатых кремнезёмом дисков. Если переменность старых бедных кремнезёмом дисков отражает неустойчивость орбит, это в общих чертах согласуется с гипотезой поздней тяжёлой бомбардировки. В этом сценарии миграция планет-гигантов нарушала орбиты малых тел и вызывала катастрофические столкновения. Соавтор работы Аттила Моор из обсерватории Конкоя (Будапешт) уточняет, что среди старых экстремальных пылевых дисков авторы не ожидают найти богатых кремнезёмом. Пока в выборке таких старых дисков только три, и для проверки этой гипотезы нужны новые наблюдения.