Astronomi otkrili rijedak sudar dvaju planeta

Ponekad se velika priča krije ondje gdje se na prvi pogled ne događa ništa. Upravo to dogodilo se sa zvijezdom Gaia20ehk, udaljenom oko 11.000 svjetlosnih godina od Zemlje. Umjesto mirnog i predvidljivog sjaja kakav se očekuje od stabilne zvijezde glavnog niza, nalik našem Suncu, njezina se svjetlost počela ponašati potpuno neobično. Astronomi sada smatraju da su zapravo svjedočili posljedicama katastrofalnog sudara dvaju planeta, događaju koji bi mogao pomoći u razumijevanju kako su nastali Zemlja i Mjesec.

Do tog traga došao je Anastasios “Andy” Tzanidakis, doktorand astronomije na Sveučilištu Washington, dok je pregledavao arhivske teleskopske podatke iz 2020. godine. Zvijezda je, kako kaže, isprva djelovala sasvim dosadno, sve dok se nije pokazalo da od 2016. ima tri kratka pada sjaja, a zatim je oko 2021. “potpuno poludjela”. “Zvijezde poput našeg Sunca to jednostavno ne rade”, rekao je Tzanidakis, opisujući trenutak kada je timu postalo jasno da se ne radi o uobičajenoj promjeni u samoj zvijezdi.

Uzrok, naime, nije bio u zvijezdi nego ispred nje. Kroz sustav su prolazile goleme količine kamenja i prašine koje su, kružeći oko zvijezde, neujednačeno zaklanjale dio svjetlosti koja stiže do Zemlje. Najvjerojatnije objašnjenje za toliku količinu ostataka jest sudar dvaju planeta. Tzanidakis kaže da je posebno nevjerojatno to što je više teleskopa praktično uhvatilo taj udar u stvarnom vremenu. Sličnih zabilježenih planetarnih sudara ima tek nekoliko, a nijedan dosad nije toliko podsjećao na udar za koji se smatra da je davno stvorio Zemlju i Mjesec.

Takvi sudari vjerojatno nisu rijetkost u mladim planetarnim sustavima. Planeti nastaju kada gravitacija postupno okuplja prašinu, plin, led i stjenoviti materijal koji kruži oko mlade zvijezde. U tim ranim fazama vlada kaos. Svjetovi se sudaraju, raspadaju ili bivaju izbačeni u međuzvjezdani prostor, a tek nakon možda stotinu milijuna godina sustav se smiri i svede na stabilniji raspored planeta, kakav danas vidimo i u Sunčevu sustavu.

Ipak, uhvatiti takav prizor iz daljine traži i strpljenje i sreću. Orbite moraju biti postavljene tako da se ostaci sudara nađu točno između nas i zvijezde, kako bi zamračili dio njezina sjaja. A ni tada se priča ne odigra brzo. Prepoznatljivo treperenje može se razvijati godinama.

Od slabih signala do dokaza sudara

Upravo je zato ovaj slučaj toliko privukao pozornost astronoma. James Davenport, jedan od autora rada i pomoćni istraživački profesor astronomije na Sveučilištu Washington, ističe da se Tzanidakis bavi pojavama koje se ne odvijaju naglo, nego polako, kroz godine pa i desetljeća. Takve promjene lako promaknu istraživanjima usmjerenima na brze i upečatljive događaje, ali upravo u toj sporosti, smatra Davenport, može se skrivati niz važnih otkrića.

Tzanidakis se i ranije bavio izrazitim promjenama sjaja zvijezda kroz dulja razdoblja. U jednom od prethodnih radova identificirao je sustav s dvjema zvijezdama i velikim oblakom prašine koji je izazvao pomrčinu dugu čak sedam godina. No Gaia20ehk otvorila je posve novu zagonetku. Kratki padovi sjaja, a zatim nagli prijelaz u znatno neurednije i dramatičnije promjene, nisu nalikovali ničemu što je tim dotad vidio.

Ključni pomak došao je kada je Davenport predložio da se, uz podatke u vidljivoj svjetlosti, prouči i infracrveno zračenje prikupljeno drugim teleskopom. Tada se pokazala gotovo obrnuta slika. Dok je u vidljivom dijelu spektra sjaj zvijezde slabio i postajao sve nestabilniji, u infracrvenom je području signal naglo jačao. To je bio snažan znak da materijal koji prolazi ispred zvijezde nije samo gust, nego i vrlo vruć, toliko vruć da sam emitira infracrveno zračenje.

Takav obrazac dobro se uklapa u scenarij katastrofalnog sudara dvaju planeta. Štoviše, mogao bi objasniti i tri ranija, kraća zatamnjenja. Prema tumačenju Tzanidakisa, dva su se planeta možda isprva postupno približavala i prolazila kroz niz površinskih, rubnih sudara. Takvi kontakti ne bi proizveli osobito snažan infracrveni signal. Tek nakon konačnog, razornog sudara sustav bi se snažno zagrijao, a infracrveno zračenje naglo poraslo.

Mogući trag prema sustavima poput našega

Ovaj slučaj dodatno intrigira i zbog položaja oblaka prašine. Materijal kruži oko zvijezde Gaia20ehk na udaljenosti od približno jedne astronomske jedinice, otprilike onoliko koliko je Zemlja udaljena od Sunca. To je važan podatak jer bi se na toj udaljenosti dio materijala s vremenom mogao ohladiti i ponovno kondenzirati u novo tijelo, možda čak u sustav nalik Zemlji i Mjesecu.

Za takav zaključak ipak je još prerano. Znanstvenici zasad ne mogu sa sigurnošću reći što će na kraju nastati iz tog oblaka krhotina i prašine. Odgovor će doći tek kada se sustav smiri, a to bi moglo potrajati nekoliko godina, ali i nekoliko milijuna godina.

U međuvremenu, otkriće djeluje kao jasan poticaj za sustavniju potragu za sličnim prizorima u drugim dijelovima galaksije. Simonyi Survey Telescope u sklopu opservatorija Vera C. Rubin trebao bi biti posebno prikladan za takav posao kada kasnije ove godine započne program Legacy Survey of Space and Time. Davenportova gruba procjena upućuje na to da bi Rubin u sljedećih deset godina mogao otkriti oko stotinu novih planetarnih sudara.

Važnost takvih opažanja daleko nadilazi samu spektakularnost jednog udaljenog događaja. Pitanje koliko je rijedak udar koji je nekoć oblikovao Zemlju i Mjesec jedno je od ključnih pitanja astrobiologije. Mjesec bi, prema Davenportu, mogao biti jedan od presudnih razloga zbog kojih je Zemlja pogodna za život: djelomično štiti planet od udara, pokreće oceanske mijene i utječe na procese koji na globalnoj razini povezuju kemiju, klimu i biologiju, a možda ima ulogu i u tektonskoj aktivnosti. Koliko su takve okolnosti u svemiru doista česte, još nije poznato. No svaki novi zabilježeni sudar mogao bi pomoći da se to pitanje napokon počne rasplitati.