Το φαινόμενο της σύγκρουσης κόσμων διερευνά το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, εστιάζοντας σε πλανήτες σε «νεαρά» αστρικά συστήματα.
Στο μακρινό παρελθόν του Ηλιακού Συστήματος θεωρείται πως ένα αντικείμενο στο μέγεθος του Άρη, η αποκαλούμενη Θεία, έπεσε στη Γη, με αποτέλεσμα να εξατμιστούν τεράστιες ποσότητες βράχου και να εκτιναχτούν στο Διάστημα. Μέρος αυτού του υλικού σχημάτισε τη Σελήνη, ενώ η σύγκρουση αυτή διαμόρφωσε τον πλανήτη μας.
Αστρονόμοι χρησιμοποιούν το James Webb για να εξετάσουν μια κατηγορία νεαρών αστρικών συστημάτων που παρουσιάζουν ενδείξεις παρόμοιας αναταραχής, παρέχοντας στοιχεία για τις ποσότητες ενέργειας που προκύπτουν από τις συγκρούσεις τους. Τα αποτελέσματα των ερευνών αυτών δίνουν πολύτιμα στοιχεία για τη σύνθεση και την εξέλιξη των συστημάτων αυτών.Τα ευρήματα της συγκεκριμένης έρευνας δημοσιεύτηκαν την Πέμπτη στο The Astrophysical Journal.
Το περιβάλλον γύρω από ένα άστρο αλλάζει καθώς το άστρο «γερνά», αρχίζοντας με πρωτοπλανητικούς δίσκους, πλούσιους σε υλικά και αέρια, όπου δημιουργούνται πλανήτες, και καταλήγοντας σε «φτωχούς» σε ύλες δίσκους.Το παλιό διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer της NASA είχε εξετάσει το τελευταίο στάδιο και ανακάλυψε μια υποκατηγορία, τους αποκαλούμενους «extreme debris disks». Τα συστήματα αυτά φιλοξενούν συνήθως ασυνήθιστα μεγάλες ποσότητες θερμής σκόνης κοντά στο άστρο, σε μια περιοχή που παραπέμπει σε αυτήν όπου κινούνται βραχώδεις πλανήτες στο δικό μας ηλιακό σύστημα. Ομάδα αστρονόμων της οποίας ηγήθηκε η Κέιτ Σου στο Space Science Institute στο Κολοράντο εξέτασε αυτά τα αντικείμενα με το James Webb.
Οι παρατηρήσεις έδειξαν ότι τέτοια περιβάλλοντα στην πραγματικότητα είναι σπάνια. Επιστήμονες εκτιμούν ότι μόλις το 1% των νεαρών άστρων παρουσιάζουν παρατηρήσιμα ίχνη αυτής της φάσης. Ωστόσο οι ερευνητές ήταν σε θέση να συνθέσουν μια λίστα με 21 δίσκους τέτοιου τύπου, περιλαμβανομένων 5 από τα δεδομένα του Spitzer και 16 από το Webb.
Οι επιστήμονες επιβεβαίωσαν πως οι δίσκοι αυτοί μοιράζονται τρία κύρια χαρακτηριστικά: Μικρότεροι κόκκοι σκόνης από αυτούς σε πρωτοπλανητικούς δίσκους ή κλασικούς δίσκους υλικού, υψηλή συγκέντρωση θερμής σκόνης και διακυμάνσεις στη φωτεινότητα. Για να διαπιστώσουν τι ακριβώς διαμορφώνει αυτά τα χαρακτηριστικά, μελέτησαν τη ορυκτολογική σύσταση των δίσκων, βρίσκοντας ότι οι δίσκοι του δείγματος χωρίζονταν σε δύο κατηγορίες: Πλούσιοι και φτωχοί σε πυρίτιο. Η κατηγορία στην οποία βρίσκεται ένας δίσκος δείχνει τι τύπου σύγκρουση δημιούργησε τα υλικά που παρατηρούνται σήμερα.
Από το δείγμα που μελετήθηκε περίπου το 1/3 ήταν πλούσιοι σε πυρίτιο δίσκοι, υποδεικνύοντας ότι προέκυψαν από συγκρούσεις μεταξύ ουρανίων σωμάτων στο μέγεθος του Άρη, όπου μεγάλος όγκος του υλικού εξατμίζεται. Τα άλλα δύο τρίτα είναι φτωχοί σε πυρίτιο δίσκοι, κάτι που δείχνει ότι προέκυψαν από συγκρούσεις μικρότερης κλίμακας μεταξύ αντικειμένων στο μέγεθος της Σελήνης.
Οι πλούσιοι σε πυρίτιο δίσκοι συναντώνται γύρω από άστρα ηλικίας κάτω των 300 εκατομμυρίων ετών, ενώ οι άλλοι βρίσκονται σε άστρα ενός μεγαλύτερου εύρους ηλικιών, και συχνά παρουσιάζουν ποικιλομορφία φωτεινότητας. Οι ερευνητές θεωρούν πως αυτό καθορίζεται από την ταχεία εξέλιξη των νέων συντριμμιών που προκύπτουν μέσω μεταβολών σε τροχιές και επιπρόσθετων συγκρούσεων.
Τα ευρήματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν και στη μελέτη του δικού μας ηλιακού συστήματος: «Πώς σχηματίστηκαν βραχώδεις πλανήτες και πώς εξελίχθηκαν γιγαντιαίοι πλανήτες- όλα αυτά είναι μέρος της ευρύτερης ιστορίας του σχηματισμού του Ηλιακού Συστήματος…η δουλειά μας στους extreme debris disks μας βοηθά να συνθέσουμε τη μεγαλύτερη εικόνα» είπε η Σου.
Προσομοιώσεις δείχνουν ότι πλανήτες σαν τη Γη θα έπρεπε να σχηματίζονται εντός των πρώτων εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών από τον σχηματισμό ενός ηλιακού συστήματος. Η θεωρία αυτή συνάδει με την εκτίμηση πως η Γη και η Σελήνη σχηματίστηκαν περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια μετά τον σχηματισμό του Ήλιου, με τη Σελήνη να προκύπτει, όπως προαναφέρθηκε, από τη σύγκρουση μεταξύ Γης και Θείας. Ως προς το αν ο Ήλιος πέρασε ένα στάδιο δίσκου φτωχού σε πυρίτιο, αν οι παλαιότεροι δίσκοι τέτοιου τύπου και οι διακυμάνσεις φωτεινότητάς τους όντως υποδεικνύουν αστάθεια στις τροχιές, τότε αυτό συνάδει με την υπόθεση του «ύστερου βαρέος βομβαρδισμού» (Late Heavy Bombardment) στο Ηλιακό Σύστημα: Σε αυτό το σενάριο οι γίγαντες αερίων μετακινούνταν σε σημαντικές αποστάσεις, διαταράσσοντας τις τροχιές μικρότερων σωμάτων και προκαλώντας καταστροφικές συγκρούσεις.
