Un scontru trà dui esopianeti giganti di ghiaccio genera una nuvola di detriti à 1.800 anni luce da a Terra

I ricercatori anu identificatu per a prima volta u registru direttu di una luce infrarossa risultatu da a collisione frontale trà dui exoplaneti classificati cum’è giganti di ghiaccio. L’avvene astronomicu hè accadutu in u sistema stella ASASSN-21qj, situatu à una distanza di circa 1 800 anni luce da u pianeta Terra. A stella cintrali di stu sistema hà caratteristiche fisiche assai simili à quelli di Sol è una età stimata à circa 300 milioni d’anni, un periodu cunsideratu ghjovanu à a scala di u tempu cosmicu.

A manifestazione visuale di stu scossa planetaria hè stata divisa in dui fasi distinti di l’osservazione da i telescopi terrestri è spaziali. Inicialmente, à partesi da 2018, a stella hà dimustratu un incrementu significativu è persistente di luminosità in a gamma infrared, chì indica una fonte di calore estrema. Cerca dui anni è mezu dopu à sta prima detezzione termale, u sistema hà subitu una eclissi otticu prufonda è cumplessa, causata da i detriti di collisione chì passanu davanti à a stella.

I corpi celesti implicati in questu avvenimentu avianu massi equivalenti à parechje decine di volte a massa di a Terra, strutturalmente s’assumiglia à i pianeti cum’è Netuno è Urano. L’impattu direttu trà sti dui massi planetarii hà generatu un vastu nuvulu di detriti vaporizzati è surriscaldati, alterando permanentemente a cunfigurazione orbitale di quella regione di u spaziu. A rilevazione simultanea di u bloccu di u calore è di a luce furnia l’evidenza necessaria per cunfirmà u scossa.

Dinamica di scossa stellare è furmazione di materia vaporizzata

L’energia cinetica liberata in u mumentu di a scontru trà i dui giganti di ghiacciu hè stata cunvertita subitu in calore estremu, attivendu a vaporizazione istantanea di rocci, ghjacciu è gasi chì custituiscenu a struttura interna di l’exoplanets. U prucessu fisicu Esse hà risultatu in a furmazione di una struttura rotazionale allargata cunnisciuta in astrofisica cum’è synestia, chì s’assumiglia à un anellu grossu o forma toroidale. U materiale superheated cuntenutu in sta furmazione hà righjuntu a temperatura di circa 1 000 Kelvin, chì spiega l’intensa emissione di radiazione infrared captata da strumenti di osservazione per un periudu cuntinuu di circa mille ghjorni.

Quandu u tempu avanzava, u nuvulu risultatu da l’impattu hà iniziatu un prucessu di espansione graduale longu l’orbita originale di i pianeti distrutti. U rinfrescante lentu è a dispersione cuntinua di i detriti in u vacuum spaziale anu riduciutu progressivamente a visibilità di u bacinu termale iniziale. A materia particulata, oghji cumposta da polvera fina è frammenti rocciosi di diverse dimensioni, hà stabilitu una nova trajectoria intornu à a stella d’ospiti, creendu una barriera fisica mobile capace di interferiscenu cù a propagazione di a luce stella versu i punti d’osservazione in Terra.

Monitoraghju cuntinuu è scuperta di l’anomalia termale

A stella ASASSN-21qj era digià sottumessu regularmente à i prugrammi automatizati dedicati à a ricerca di transitori astronomichi è variazioni di luminosità in u celu di notte. L’apparizione di u splendore infrared hè accadutu inesperu per i circadori, chì si distingue per a so persistenza è l’intensità anomala cumparatu cù u cumpurtamentu standard di a stella.

L’analisi preliminare di e dati termali hà indicatu rapidamente chì l’emissione di calore ùn vene micca da a stella stessu, ma piuttostu da un corpu caldu è grande novu furmatu in a so orbita. A rilevazione hà bisognu di cumminà dati da parechji osservatori per isolà a fonte esatta di radiazione infrarossa in u sistema.

U prucessu di identificà u fenomenu hà ancu inclusu l’attraversu di l’infurmazione publica è u scrutiny di dati aperti. Variações caratteristiche inusual in i registri fotometrici di l’ughjettu anu attiratu l’attenzione di l’esperti è di l’entusiasti, accelerà u targeting di telescopi più putenti à quella coordenada specifica in u spaziu.

Caratteristiche di l’oscurazione otticu in u sistema

L’eclissi otticu chì hà seguitu u luminu infrared hà avutu una durata estesa di circa 500 ghjorni. L’oscurazione Esse hè accaduta quandu u nuvulu di detriti in espansione hà transitatu esattamente a linea di vista trà a stella ASASSN-21qj è telescopi posizionati à Terra è fora in u spaziu.

I registri fotometrici anu revelatu chì a prufundità di l’eclissi era assai variabile, ùn presentava micca un mudellu di bloccu di luce uniforme. Essa caratteristica hè coherente cù u passaghju di una nuvola di materia particulata di densità irregulari, piuttostu cà un corpu planetariu solidu, sfericu.

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L’analisi spettrale di u bloccu di a luce hà dimustratu una forte dipendenza da a lunghezza d’onda osservata. Isso hà furnitu à i scientisti cunfirmazione chì u materiale obstructing era cumpostu principarmenti di polvera dispersa in una orbita allungata, capace di filtrà certi culori di a luce stellare più cà l’altri.

L’irregularità rilevate durante i 500 ghjorni di transitu indicanu chì a nuvola di debris hà subitu un cisagliu orbitale. A diffarenza di a velocità gravitazionale stende a furmazione di polvera, trasfurmendu a struttura iniziale in una longa traccia di frammenti chì cuntinueghjanu à orbita a stella cintrali.

Similitudini cù a furmazione di u primitivu Sistema Solar

I colissioni di proporzioni gigantesche sò previste è documentate avvenimenti in i ghjovani sistemi stellari chì passanu ancu per a fase di accrezione è stabilizazione orbitale. Primitivu No Sistema Solar, un avvenimentu di dinamica fisica assai simili hè accadutu quandu un corpu celeste di a dimensione di Marte hà scontru cù a proto-Terra, espulsendu u materiale chì più tardi s’unì per dà origine à

U casu documentatu in u sistema ASASSN-21qj offre à a cumunità scientifica una rara opportunità per osservà direttamente i prucessi dinamichi chì sò accaduti miliardi di anni fà in u nostru propiu quartieru cosmicu. L’astrofisici Estudos indicanu chì l’impatti di questa magnitude sò principarmenti rispunsevuli di furmà e cumpusizioni chimiche finali è strutture interne di pianeti rocciosi è giganti di ghiaccio.

Distanza orbitale è zona d’occurrence di u fenomenu

I calculi basati nantu à a temperatura di i detriti è u tempu di transitu determinanu chì l’avvenimentu di collisione hè accadutu à una distanza trà 2 è 16 unità astronomiche da a stella principale. Una unità astronomica hè equivalente à a distanza media trà Terra è Sol, chì mette u scossa in una regione intermedia di u sistema planetariu.

Per u scopu di paragunà cù l’architettura di u nostru Sistema Solar, questa distanza di distanza currisponde à a vasta regione spaziale situata trà l’orbiti di u pianeta Marte è u pianeta Urano. U locu suggerisce chì i giganti di ghiacciu distrutti orbitavanu in una zona induve a temperatura permette a cundensazione di elementi volatili, ghjustificà a cumpusizioni ricca in acqua congelata è gasi pisanti.

Tracciamentu di e firme chimiche è l’evoluzione di l’orbita

U sistema stellare ferma sottu un monitoraghju strettu utilizendu strumenti avanzati di spettroscopia d’alta risoluzione, cù u scopu di cartografà l’evoluzione in corso di a nuvola di detriti. L’ottenimentu di dati supplementari in i prossimi anni hè criticu per raffinà i mudelli matematichi di l’evoluzione post-collisione è capisce cumu a materia si riorganizza in u vacuum. A durata orbitale suggerita da l’esatta ritardu di 2,5 anni trà u piccu di luminosità infrared è l’iniziu di l’eclissi otticu permette à l’astrònomu di stimà i periodi orbitali più longu è predichendu futuri transiti di u nuvulu residuale. Pesquisas sforzi cuntinui cercanu à identificà segnali spettroscòpichi specifichi di cumpusizioni chimica in i debris spargugliati, chì pudia palesa a proporzione esatta di materiali volatile è silicati liberata durante a distruzzioni di mantellu planetariu. A stella principale hà mantinutu a so stabilità termodinamica è gravitazionale generale, chì serve cum’è un faro constantu chì illumina a polvera intornu. L’osservazione prolongata di stu scenariu darà risposti nantu à a pussibilità di i detriti rimanenti cundensendu di novu per furmà novi corpi celesti più chjuchi, lune irregulari o ancu un sistema di anelli permanente intornu à a stella, alterando definitivamente a classificazione è a struttura di u sistema ASASSN-21qj.

Validazione di mudelli teorichi astrofisica

A cumminazione precisa di fotometria otticu è infrared hà cunfirmatu a sequenza temporale di l’avvenimentu è allinata perfettamente cù u tempu di viaghju orbitale previstu da e lege di gravitazione. I mudelli di computazione attuale anu sappiutu ripruduce a luminosità osservata utilizendu a massa stimata di i pianeti è a distanza approprita, cunsulidendu l’evidenza osservativa nantu à e tappe finali è viulenti di a furmazione di sistemi planetari in l’universu.