Exoplaneter, planeter i omloppsbana runt stjärnor bortom solen, är ett högaktuellt ämne, inte minst då årets Nobelpris i fysik till en del tilldelas Michel Mayor och Didier Queloz för 1995 års upptäckt av den allra första planeten utanför solsystemet – gasjätten 51 Pegasi b. Det var den första av idag 4000 upptäckta exoplaneter; en siffra som fortsätter att öka. Trots att upptäckten av 51 Pegasi b bara ligger drygt två decennier tillbaka i tiden har vår kunskap om extrasolära planetsystem och deras utveckling ökat markant sedan dess, och vi vet idag en hel del om den mångfald av världar som finns där ute.
Möjligheten att undersöka en större mängd planetsystem tillför ett stort värde till vetenskapen, då de kan skilja sig väldigt mycket från vårt eget solsystem. Eftersom planeterna är små och ljussvaga är de dock svåra att observera direkt, och den kunskap vi har kommer till stor del från observationer av hur planeterna påverkar sina värdstjärnor.
Nu tror forskare att de kunnat påvisa en planetkollision i ett planetsystem 300 ljusår bort genom analys av ljusskenet från de två värdstjärnorna – en fascinerande bedrift och något som kanske kan förse oss med mer kunskap om extrema kollisioner i vårt eget solsystem, däribland den kollision som tros ha gett upphov till jordens måne.
Det handlar om dubbelstjärnesystemet BD +20 307, som ligger i stjärnbilden Stenbocken, bestående av två stjärnor som bildades för minst 1 miljard år sedan. Det som förbryllar forskarna är att det dammoln som observerats kring stjärnorna är betydligt varmare än man förväntar sig hos stjärnor i det stadiet, något som skulle kunna tyda på att två större kroppar – såsom två planeter – nyligen kolliderat i systemet. Det varma dammolnet fick forskare att reagera för första gången redan för mer än tio år sedan (se vår rapport från 2005) och efter observationer med bland annat NASA:s Spitzer-teleskop blev de ännu mer nyfikna. Nu visar SOFIA – Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy – på kompletterande resultat som stödjer slutsatsen.
SOFIA är flygplanet som gömmer ett infrarött teleskop med en spegel på 2,7 m i diameter. Ett av instrumenten ombord är FORCAST, en infraröd kamera som fångat något intressant hos BD +20 307.
Den infraröda ljusstyrkan i moln av damm och planetesimaler har nämligen enligt mätningarna ökat med mer än 10 procent under det senaste decenniet.
Det tyder på att någon spektakulärt nyligen har inträffat i dubbelstjärnesystemet, då ett utvecklat stjärnsystem sällan uppvisar så pass snabba fluktuationer. Vanligtvis har dessa varma moln av planetrester sedan länge försvunnit i stjärnsystem som utvecklats under så lång tid som dubbelstjärnorna i BD +20 307, så är exempelvis fallet i vårt eget solsystem. I unga stjärnsystem är det inte ovanligt med den här typen av observationer – molnen är nämligen rester efter planetformationen. I äldre system är det desto ovanligare, då de rester som finns kvar över tid ofta samlas i kalla områden långt ifrån stjärnan, såsom i vårt solsystems Kuiperbälte bortom Neptunus. Det inre stjärnsystemet töms på det mesta av stoftet; det äts upp av stjärnan gravitationellt eller driver längre och längre bort från systemet.
Mängden rester i dubbelstjärnesystemet är alltså större än väntat, de rester som finns är varmare än väntat och den snabba förändringen i infraröd ljusstyrka tyder på en plötslig och våldsam händelse med förmåga att snabbt påverka systemet – såsom en stor kollision mellan två stenplaneter. Om det handlar om en planetkollision kan vi lära oss mer om hur större planetkollisioner sent i ett planetsystems utveckling påverkar dess framtid och formation. Det är intressant inte minst med tanke på liknande händelser som kan ha inträffat i vårt eget solsystem, som den kollision mellan jorden och en planet i Mars storlek som tros ha föranlett bildandet av månen.
Maggie Thompson vid University of Californa i Santa Cruz, huvudförfattare till artikeln som publicerats i the Astrophysical Journal, menar att observationerna av dubbelstjärnesystemet kan ge insikter i hur ett sådant system utvecklas efter en extrem kollision.
– Det varma dammet runt BD +20 307 ger en inplick i hur katastrofala kollisioner mellan stenplaneter i andra planetsystem kan se ut, säger hon i NASA:s pressmeddelande.
Forskarna har undersökt flera möjliga orsaker till de plötsliga förändringar som observerats i dubbelstjärnesystemet. Ökningen av dammolnets ljusstyrka skulle till exempel kunna bero på att stjärnornas luminositet tilltagit, eller att partiklarna successivt flyttats närmare stjärnorna. Att sådana förändringar skulle ske på bara tio år är däremot mindre troligt, och en planetkollision ligger därför närmare till hands. Nya observationer från SOFIA, i ett bredare spektrum, förväntas kunna göra det möjligt att dra bättre slutsatser kring vad som egentligen ligger bakom förändringarna i dubbelstjärnesystemet.
Forskningsartikeln i Astrophysical Journal finns att läsa: ”Studying the Evolution of Warm Dust Encircling BD +20 307 Using SOFIA” av Thompson m. fl.
