Een dramatische glimp van de nasleep van een botsing tussen twee exoplaneten geeft wetenschappers een beeld van wat er kan gebeuren als planeten op elkaar botsen. Een soortgelijke gebeurtenis in ons eigen zonnestelsel kan de maan hebben gevormd.

Bekend als BD +20 307, dit dubbelstersysteem bevindt zich meer dan 300 lichtjaar van de aarde met sterren die minstens een miljard jaar oud zijn. Toch vertoont dit volwassen systeem tekenen van ronddwarrelend stoffig puin dat niet koud is, zoals zou worden verwacht rond sterren van deze leeftijd. Liever, het puin is warm, versterkend dat het relatief recent is gemaakt door de impact van twee lichamen ter grootte van een planeet.

Een decennium geleden, observaties van dit systeem door grondobservatoria en NASA's Spitzer Space Telescope gaven de eerste hints van deze botsing toen het warme puin voor het eerst werd gevonden. Nu het Stratosferische Observatorium voor Infraroodastronomie, SOFIA, onthulde dat de infraroodhelderheid van het puin met meer dan 10 procent is toegenomen - een teken dat er nu nog meer warm stof is.

Gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift , de resultaten ondersteunen verder dat er relatief recent een extreme botsing tussen rotsachtige exoplaneten kan hebben plaatsgevonden. Botsingen als deze kunnen planetaire systemen veranderen. Er wordt aangenomen dat een botsing tussen een lichaam ter grootte van Mars en de aarde 4,5 miljard jaar geleden heeft geleid tot puin dat uiteindelijk de maan heeft gevormd.

"Het warme stof rond BD +20 307 geeft ons een glimp van hoe catastrofale effecten tussen rotsachtige exoplaneten eruit kunnen zien, " zei Maggie Thompson, een afgestudeerde student aan de Universiteit van Californië, Santa Cruz, en de hoofdauteur van het papier. "We willen weten hoe dit systeem vervolgens evolueert na de extreme impact."

Planeten ontstaan ​​wanneer stofdeeltjes rond een jonge ster aan elkaar plakken en in de loop van de tijd groter worden. Het overgebleven puin blijft nadat een planetair systeem is gevormd, vaak ver weg, koude streken zoals de Kuipergordel, buiten Neptunus in ons eigen zonnestelsel. Astronomen verwachten warm stof te vinden rond jonge zonnestelsels. Naarmate ze evolueren, de stofdeeltjes blijven botsen en worden uiteindelijk zo klein dat ze ofwel uit een systeem worden geblazen of de ster in worden getrokken. Warm stof rond oudere sterren, zoals onze zon en de twee in BD +20 307, had allang verdwenen moeten zijn. Door het stoffige puin rond sterren te bestuderen, leren astronomen niet alleen hoe exoplaneetsystemen evolueren, maar bouwt ook een completer beeld op van de geschiedenis van ons eigen zonnestelsel.

"Dit is een zeldzame kans om catastrofale botsingen te bestuderen die zich laat in de geschiedenis van een planetair systeem voordoen, " zei Alycia Weinberger, stafwetenschapper bij het Carnegie Institution for Science's Department of Terrestrial Magnetism in Washington, en hoofdonderzoeker van het project. "De SOFIA-waarnemingen tonen veranderingen in de stoffige schijf op een tijdschaal van slechts een paar jaar."

Infrarood waarnemingen, zoals die van SOFIA's infraroodcamera genaamd FORCAST, de Faint Object Infrared Camera voor de SOFIA Telescope, zijn van cruciaal belang voor het blootleggen van aanwijzingen die verborgen zijn in kosmisch stof. Wanneer waargenomen met infrarood licht, dit systeem is veel helderder dan alleen van de sterren verwacht. De extra energie komt van de gloed van het stoffige puin, die op andere golflengten niet te zien zijn.

Hoewel er verschillende mechanismen zijn die ervoor kunnen zorgen dat het stof helderder gaat gloeien - het kan meer warmte van de sterren absorberen of dichter bij de sterren komen - is het onwaarschijnlijk dat dit in slechts 10 jaar zal gebeuren, die razendsnel is voor kosmische veranderingen. Een planetaire botsing, echter, zou gemakkelijk zeer snel een grote hoeveelheid stof injecteren. Dit levert meer bewijs dat twee exoplaneten op elkaar zijn neergestort. Het team analyseert gegevens van vervolgobservaties om te zien of er verdere wijzigingen in het systeem zijn.