Наблюдения космического телескопа James Webb помогли астрономам разобраться с редкой стадией молодых планетных систем. Речь идет об экстремальных обломочных дисках, где вокруг звезды остается много теплой пыли в зоне, сравнимой с орбитами каменистых планет в Солнечной системе.
Такие диски интересны потому, что они могут быть следами крупных столкновений. В ранней истории нашей системы, по одной из ведущих моделей, тело размером с Марс, известное как Тейя, столкнулось с молодой Землей и привело к образованию Луны. Webb дает возможность искать похожие процессы у других звезд, но уже по составу и температуре пыли.
Команда под руководством Кейт Су из Space Science Institute объединила архивные данные Webb и Spitzer и собрала выборку из 21 экстремального обломочного диска. До Webb таких объектов было слишком мало, чтобы уверенно говорить о подклассах и эволюции. Теперь исследователи видят, что наблюдаемые признаки встречаются редко: по текущим данным, только примерно у 1 процента молодых звезд.
Главное разделение прошло по составу. Восемь дисков оказались богаты кремнеземом, а тринадцать отнесли к бедным кремнеземом. Первая группа, вероятно, возникает после высокоэнергетических ударов между телами размером с Марс, когда часть вещества испаряется. Вторая больше похожа на след менее энергичных столкновений, в которых участвуют тела примерно лунного масштаба.
Возраст тоже оказался важным. Богатые кремнеземом диски обнаружены только у звезд моложе 300 млн лет. Это совпадает с расчетами, по которым планеты земного типа должны формироваться в первые сотни миллионов лет жизни системы, и с оценками времени образования системы Земля-Луна примерно через 100 млн лет после рождения Солнца.
Есть и второй вывод для истории Солнечной системы. Результаты допускают, что Солнце могло пройти через более позднюю, бедную кремнеземом экстремальную дисковую фазу. Это согласуется с идеей поздней тяжелой бомбардировки, когда миграция планет-гигантов нарушила орбиты малых тел и запустила серию разрушительных столкновений.
Работа опубликована в The Astrophysical Journal. Для планетологии ценность результата не только в красивой картинке Webb, а в том, что телескоп начинает связывать химический состав пыли с конкретными сценариями сборки каменистых планет и перестройки молодых планетных систем.
