Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA καταγράφει για πρώτη φορά συγκρούσεις αστεροειδών γύρω από κοντινό άστρο

Exoplanet Ημερ/νία Ανακοίνωσης : 

Αστρονόμοι που χρησιμοποιούν το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble της NASA καταγράφουν για πρώτη φορά εικόνες καταστροφικών συγκρούσεων αστεροειδών σε άλλο πλανητικό σύστημα — μια μοναδική ανακάλυψη για τον τρόπο σχηματισμού και εξέλιξης των πλανητών. Τα νέα δεδομένα προέρχονται από παρατηρήσεις του κοντινού άστρου Fomalhaut, το οποίο βρίσκεται 25 έτη φωτός από τη Γη. Η σχετική μελέτη δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο έγκριτο περιοδικό Science.

Ο Fomalhaut είναι ένας από τους λαμπρότερους αστέρες του νυχτερινού ουρανού. Βρίσκεται στον αστερισμό Piscis Austrinus, γνωστό και ως Νότιο Ιχθύ, είναι μεγαλύτερος και φωτεινότερος από τον Ήλιο, και έχει προσελκύσει εδώ και χρόνια το ενδιαφέρον των επιστημόνων, λόγω των φωτεινών δακτυλίων σκόνης που τον περιβάλλουν.

Το 2008 είχε αναφερθεί η πιθανή ανίχνευση ενός εξωπλανήτη που ονομάστηκε «Fomalhaut b», ο οποίος πλέον φαίνεται ότι είναι νέφος σκόνης προερχόμενο από σύγκρουση πλανητοειδών, και προσομοιάζει με πλανήτη, που σήμερα ονομάζεται Fomalhaut cs1 (circumstellar source 1 δηλαδή περιαστρική πηγή 1).

Οι νέες εικόνες του Hubble αποκάλυψαν ένα δεύτερο φωτεινό σημείο στην ίδια περιοχή, το Fomalhaut cs2, το οποίο επίσης ερμηνεύεται ως νέφος θραυσμάτων από σύγκρουση δύο μεγάλων σωμάτων.

“Αυτή είναι σίγουρα η πρώτη φορά που βλέπω ένα σημείο φωτός να εμφανίζεται από το πουθενά σε ένα εξωπλανητικό σύστημα,” δήλωσε ο επικεφαλής ερευνητής Παύλος Κάλας, καθηγητής στο Τμήμα Αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Berkeley και συνεργαζόμενος Ερευνητής στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ). “…Απουσιάζει από όλες τις προηγούμενες εικόνες του Hubble, πράγμα που σημαίνει ότι μόλις γίναμε μάρτυρες μιας βίαιης σύγκρουσης μεταξύ δύο τεράστιων αντικειμένων και ενός τεράστιου νέφους θραυσμάτων, διαφορετικού από οτιδήποτε υπάρχει σήμερα στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα. Καταπληκτικό!”

Αυτή η σύνθετη εικόνα από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble δείχνει τον δακτύλιο θραυσμάτων και τα νέφη σκόνης cs1 και cs2 γύρω από τον αστέρα Fomalhaut. Για λόγους σύγκρισης, το νέφος σκόνης cs1, που απεικονίστηκε το 2012, παρουσιάζεται μαζί με το νέφος σκόνης cs2, που απεικονίστηκε το 2023. Οι διακεκομμένοι κύκλοι υποδεικνύουν τη θέση αυτών των νεφών. Όταν το νέφος σκόνης cs2 εμφανίστηκε ξαφνικά, οι αστρονόμοι συνειδητοποίησαν ότι είχαν γίνει μάρτυρες μιας βίαιης σύγκρουσης δύο ογκωδών αντικειμένων. Το cs1, που παλαιότερα θεωρούνταν πλανήτης, ταξινομείται πλέον ως ένα παρόμοιο νέφος θραυσμάτων. Σε αυτή την εικόνα, το ίδιο το Fomalhaut έχει καλυφθεί ώστε να δοθεί έμφαση στα αντικείμενα που φαίνονται πιο αμυδρά. Η θέση του σημειώνεται με το λευκό αστέρι.NASA, ESA, Paul Kalas (UC Berkeley)

 

Αυτή η καλλιτεχνική απεικόνιση δείχνει τη σειρά των γεγονότων που οδήγησαν στη δημιουργία του νέφους σκόνης cs2 γύρω από τον αστέρα Fomalhaut. Στο Πλαίσιο 1, ο Fomalhaut εμφανίζεται στην επάνω αριστερή γωνία. Δύο λευκές κουκκίδες, που βρίσκονται στην κάτω δεξιά γωνία, αντιπροσωπεύουν τα δύο ογκώδη αντικείμενα σε τροχιά γύρω από τον Fomalhaut. Στο Πλαίσιο 2, τα αντικείμενα πλησιάζουν το ένα το άλλο. Το Πλαίσιο 3 δείχνει τη βίαιη σύγκρουση αυτών των δύο αντικειμένων. Στο Πλαίσιο 4, το προκύπτον νέφος σκόνης cs2 γίνεται ορατό και το φως του άστρου σπρώχνει τους κόκκους σκόνης μακριά του.NASA, ESA, STScI, Ralf Crawford (STScI)

Το γεγονός ότι δύο τόσο σπάνια φαινόμενα ανιχνεύτηκαν στον ίδιο χώρο και σε διάστημα μόλις δύο δεκαετιών, αποτελεί σημαντικό επιστημονικό μυστήριο. Αν οι συγκρούσεις μεταξύ αστεροειδών και πλανητοσωματιδίων ήταν τυχαίες, τα cs1 και cs2 θα έπρεπε να εμφανίζονται σε άσχετες μεταξύ τους θέσεις. Ωστόσο, βρίσκονται εντυπωσιακά κοντά το ένα στο άλλο, κατά μήκος του εσωτερικού τμήματος του εξωτερικού δίσκου θραυσμάτων του Fomalhaut. “Παλαιότερη θεωρία υποστήριζε ότι θα έπρεπε να συμβαίνει μία σύγκρουση κάθε 100.000 χρόνια ή και περισσότερο. Εδώ, μέσα σε 20 χρόνια, έχουμε δει δύο” εξηγεί ο Κάλας.

Οι παρατηρήσεις επιτρέπουν στους ερευνητές να εκτιμήσουν το μέγεθος των σωμάτων που συγκρούστηκαν, καθώς και πόσα παρόμοια σώματα περιφέρονται στο σύστημα. “Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις μας, τα πλανητοειδή που καταστράφηκαν για να δημιουργηθούν τα cs1 και cs2 είχαν μέγεθος μόλις 30 χιλιόμετρα, οπότε συμπεραίνουμε ότι υπάρχουν 300 εκατομμύρια τέτοια αντικείμενα που περιφέρονται στο σύστημα του Fomalhaut,” αναφέρει ο καθ. Mark Wyatt από το Πανεπιστήμιο του Cambridge.

Η παροδική φύση των Fomalhaut cs1 και cs2 δημιουργεί προκλήσεις για μελλοντικές διαστημικές αποστολές που στοχεύουν στην άμεση απεικόνιση εξωπλανητών, καθώς τέτοια τηλεσκόπια μπορεί να συγχέουν νέφη σκόνης όπως τα cs1 και cs2 με πραγματικούς πλανήτες.

“Το Fomalhaut cs2 μοιάζει ακριβώς με έναν εξωηλιακό πλανήτη που αντανακλά το φως του άστρου του”, δήλωσε ο Κάλας. “Αυτό που μάθαμε μελετώντας το cs1 είναι ότι ένα μεγάλο νέφος σκόνης μπορεί να μοιάζει με πλανήτη για πολλά χρόνια. Αυτό αποτελεί μια προειδοποίηση για μελλοντικές αποστολές που στοχεύουν στην ανίχνευση εξωηλιακών πλανητών μέσω ανακλώμενου φωτό”».

Οι αστρονόμοι έχουν εξασφαλίσει επιπλέον χρόνο παρατήρησης με το Hubble για την παρακολούθηση της εξέλιξης του cs2 τα επόμενα τρία χρόνια, ενώ παρατηρήσεις θα πραγματοποιηθούν και με το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb, ώστε να μελετηθεί η σύσταση και το μέγεθος των κόκκων σκόνης. Θα είναι εφικτή και η διερεύνηση πιθανής ύπαρξης παγωμένου νερού στο εν λόγω νέφος.

Εικόνες στο οπτικό για το σύστημα Fomalhaut το 2012 και το 2023. Και οι δύο εικόνες είναι σε λευκό φως και τραβήχτηκαν με την κάμερα STIS του τηλεσκοπίου Hubble. Το φωτεινό κεντρικό άστρο έχει τεχνητά εκλείψει με έναν στεμματογράφο για να αποκαλυφθεί η πιο αμυδρή δομή σκόνης που μοιάζει με ζώνη γύρω από το άστρο. Οι περιοχές χωρίς δεδομένα είναι μαύρες, λόγω του στεμματογράφου και του περιορισμένου οπτικού πεδίου της κάμερας. (A) Fom cs1 (λευκό βέλος) στην αναγωγή της παρατήρησης του 2012. Δεν ανιχνεύονται άλλες σημειακές πηγές κατά μήκος της ζώνης σκόνης. (B) Το Fom cs2 (λευκό βέλος), στην παρατήρηση του Σεπτεμβρίου 2023, βρίσκεται πιο κοντά στο εσωτερικό άκρο της ζώνης σκόνης.NASA, ESA, Paul Kalas (UC Berkeley)

Η έρευνα δημοσιεύεται στο περιοδικό Science: P. Kalas et al., Science 10.1126/science.adu6266 (2025) https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu6266

Fomalhaut cs2 Videos:

https://www.youtube.com/watch?v=LJw8tqM2b4g (Credit: NASA, ESA, Ralf Crawford (STScI)

https://youtu.be/8fJRP8AQZzQ (Credit: P. Kalas)

Ο αστροφυσικός Παύλος Κάλας

Ο Paul Kalas είναι καθηγητής στο University of California, Berkeley, και από το 2019 είναι Research Fellow του Ινστιτούτου Αστροφυσικής του ΙΤΕ. Η διπλή του ιδιότητα ενισχύει άμεσα τη διεθνή παρουσία του ΙΑ-ΙΤΕ σε κορυφαίες αστρονομικές ανακαλύψεις. Περισσότερες πληροφορίες για εκείνον μπορείτε να βρείτε στον σύνδεσμο: https://www.ia.forth.gr/el/people/Kalas