艺术家对两颗行星碰撞的印象

宇宙交通事故:当行星相撞时,它们的大气层会发生什么?

大约20万年前,宇宙高速公路上发生了一次史诗级的撞击。在太阳系中,有一颗被命名为HD 172555的恒星,和地球差不多大太阳系外行星与另一颗行星相撞的力量如此之大,以至于它的大气层都被剪断了。

这一研究记录在今天的杂志上自然,由来自美国麻省理工学院(MIT)、爱尔兰国立大学戈尔韦分校和英国剑桥大学等的国际天文学家组成的研究小组发现了这一现象。

研究人员说,这是第一次在“野外”记录这种破坏大气层的碰撞。那么他们是怎么知道的呢?

天文学家一直对HD 172555星系很感兴趣,因为它的恒星被一团组成不同寻常的气体云和尘埃云所包围。近年来,科学家们发现这颗恒星的尘埃云中含有不同寻常的矿物质,其颗粒比天文学家对典型恒星盘的预期要细。

“由于这两个因素,HD 172555一直被认为是一个奇怪的系统,”麻省理工学院地球、大气和行星科学系研究生Tajana Schneiderman说。

为了解开这个谜题,施耐德曼和她的同事从阿塔卡马大型毫米阵列它由66个射电望远镜组成。

研究小组查阅了来自ALMA公共档案的数据,在附近的恒星周围寻找一氧化碳的迹象。

施耐德曼说:“当人们想要研究碎片盘中的气体时,一氧化碳通常是最亮的,因此也最容易被发现。”“所以,我们再次研究了HD 172555的一氧化碳数据,因为这是一个有趣的系统。”

通过分析ALMA的数据,研究小组发现了这颗恒星周围大量的一氧化碳——大约是金星大气中发现的一氧化碳的20%。它还观察到,这种气体大量地绕着恒星运行,而且距离惊人地近——大约10个天文单位,或地球到太阳距离的10倍。

施耐德曼说:“一氧化碳在这么近的地方存在,需要一些解释。”

这是因为一氧化碳很容易发生光解作用,在这个过程中,恒星的光子分解并破坏分子。研究小组测试了关于为什么如此多的气体可能在恒星附近运行的各种假设,发现唯一符合数据的场景是最近(从宇宙的角度来说)历史上的一次大规模行星碰撞。

“在所有的场景中,这是唯一一个可以解释所有数据特征的场景,”施耐德曼说。“在这个时代的系统中,我们预计会有巨大的影响,我们预计巨大的影响是非常普遍的。时间尺度、年龄、形态和成分的限制都解决了。在这种情况下,这个系统中唯一可能产生一氧化碳的过程是巨大的冲击。”

研究小组认为,这次碰撞发生在大约20万年前——足够近,以至于这颗恒星还没有完全穿过碰撞产生的一氧化碳。根据气体的丰富程度,研究小组认为撞击一定是史诗级的,涉及两颗可能与地球大小相当的行星。

施耐德曼说:“这是我们第一次在一次巨大的撞击中探测到这种原行星大气剥离的现象。”“每个人都对观察巨大的撞击感兴趣,因为我们认为它们是常见的,但我们在很多系统中没有证据。现在我们对这些动态有了更多的了解。

“现在有了超越这个系统的未来工作的可能性。我们的研究表明,如果你在一个地方发现了一氧化碳,其形态与一次巨大撞击相符,这就为寻找巨大撞击并了解残骸在撞击后的行为提供了新的途径。”