Молодые звездные системы – это хаотичные места, где космические объекты постоянно сталкиваются друг с другом. Астероиды и кометы врезаются друг в друга, иногда слипаясь и постепенно превращая облака пыли и льда в будущие планеты. До недавнего времени считалось, что по-настоящему крупные столкновения в течение сотен миллионов лет, которые уходят на формирование планетной системы, – явление крайне редкое, возможно, происходящее лишь раз в 100 000 лет.
Однако недавние наблюдения за ближайшей к нам молодой звездой Фомальгаут заставили пересмотреть эти представления. Астрономы стали свидетелями последствий сразу двух гигантских столкновений, произошедших в этой системе с разницей всего в 20 лет. Этот факт указывает на то, что либо ученым выпала невероятная удача, либо катастрофические события такого масштаба в период формирования планет происходят гораздо чаще, чем предполагалось ранее. События 2004 и 2023 годов стали первым случаем, когда астрономы смогли напрямую запечатлеть столкновения крупных тел в планетной системе за пределами нашей.
«Мы стали свидетелями столкновения двух планетезималей и облака пыли, которое выбрасывается в результате этого яростного события и начинает отражать свет материнской звезды», – рассказывает Пол Калас, ведущий автор исследования и профессор астрономии в Калифорнийском университете в Беркли. – «Мы не видим сами столкнувшиеся объекты, но можем наблюдать последствия этого грандиозного удара». По его словам, на протяжении десятков тысяч лет область вокруг Фомальгаута будет казаться наполненной светящимися обломками, «мерцающими от этих столкновений», подобно гирлянде.
Звезда Фомальгаут, расположенная всего в 25 световых годах от Земли, относительно молода – ей около 440 миллионов лет. Это делает ее прекрасной моделью для изучения того, как выглядела наша Солнечная система на ранних этапах своей истории. В 2008 году, изучая пылевой диск вокруг звезды с помощью телескопа «Хаббл», команда Каласа сообщила об обнаружении яркого объекта, который приняли за планету и назвали Фомальгаут b. Это был первый случай прямой визуализации экзопланеты в видимом свете. Однако позже этот объект бесследно исчез. Теперь исследователи уверены, что это была не планета, а гигантское облако пыли, порожденное столкновением двух крупных тел.
«Это новый феномен: точечный источник, который появляется в планетной системе, а затем в течение 10 лет или более медленно исчезает», – объясняет Калас. – «Он маскируется под планету, потому что планеты тоже выглядят как крошечные точки, вращающиеся вокруг звезд». Судя по яркости вспышек, ученые подсчитали, что столкнувшиеся тела, так называемые планетезимали, имели в поперечнике не менее 60 километров – это вчетверо больше астероида, падение которого привело к вымиранию динозавров 66 миллионов лет назад.
Новые наблюдения, проведенные в 2023 году, выявили еще один яркий источник света недалеко от места предыдущего события. Анализ показал, что и в этот раз речь идет не о планете, а о расширяющемся облаке пыли, что подтвердило гипотезу о частых столкновениях. Траектория облака, изгибающаяся наружу под давлением звездного света, также исключает версию с твердой планетой на стабильной орбите.
Система Фомальгаута стала естественной лабораторией для изучения поведения планетезималей. «Это позволяет нам оценить как размер сталкивающихся тел, так и их количество в диске – информацию, которую почти невозможно получить другими способами», – отмечает соавтор исследования Марк Уайатт из Кембриджского университета. По его оценкам, вокруг Фомальгаута вращается около 300 миллионов подобных объектов, богатых летучими веществами и похожих на ледяные кометы нашей Солнечной системы.
Открытие несет в себе важное предостережение для будущих миссий по поиску экзопланет. «Подобные столкновения, создающие пылевые облака, происходят в каждой планетной системе», – подчеркивает Калас. – «Когда мы начнем исследовать звезды с помощью чувствительных телескопов нового поколения, таких как Обсерватория обитаемых миров, нацеленная на прямое изображение землеподобных экзопланет, мы должны быть осторожны, потому что эти тусклые точки света могут оказаться не планетами». В ближайшие годы команда Каласа продолжит наблюдать за системой Фомальгаут с помощью телескопов «Джеймс Уэбб» и «Хаббл», чтобы проследить за эволюцией этого гигантского космического облака.
