En fjern stjerne som plutselig begynte å blinke og falle i lysstyrke, har gitt astronomer et uvanlig innblikk i hva som kan være en dramatisk kollisjon i et ungt planetsystem.
Ifølge en ny analyse av den sol-lignende stjernen Gaia-GIC-1, rundt 11.600 lysår unna, kan de merkelige endringene i stjernelyset best forklares med at to nyfødte planetlegemer krasjet i nærheten av stjernen.
– Det er utrolig at flere teleskoper fanget denne hendelsen i sanntid, sier astronomen Anastasios Tzanidakis ved University of Washington.
– Det finnes bare noen få registrerte planetkollisjoner, og ingen som ligner så mye på sammenstøtet som kan ha skapt Jorden og Månen. Klarer vi å observere flere slike øyeblikk andre steder i galaksen, lærer vi mye om hvordan vår egen verden ble til, sier han.
Kaotiske barndomsår for planetsystemer
Planetsystemer kan være svært urolige i sine tidlige faser. Støv og gass klumper seg sammen til små byggesteiner, såkalte planetesimaler, som gradvis kan vokse til planeter der tetthet og tyngdekraft ligger til rette for det. I slike miljøer er kollisjoner forventet å være vanlige.
Forskerne mener noe lignende skjedde i vårt eget solsystem. I tillegg til perioder med kraftig bombardement fra asteroider, er en ledende teori at et objekt på størrelse med Mars kolliderte med den tidlige Jorden. Rester fra sammenstøtet kan ha dannet Månen.
Å finne tegn til slike prosesser rundt andre stjerner er imidlertid vanskelig. Kollisjonene skjer på relativt små skalaer og kan gå raskt, og de etterlater støvskyer som er kortvarige i kosmisk målestokk og krevende å oppdage over store avstander.
Gaia-data avslørte et uvanlig mønster
Med store kartlegginger av himmelen, blant annet fra romobservatoriet Gaia, kan astronomer nå følge et stort antall stjerner over tid ved å måle lysstyrke, farger og posisjoner om og om igjen.
For Gaia-GIC-1 ble det registrert endringer i lysstyrke for nærmere ti år siden. Da Tzanidakis gikk gjennom eldre målinger, oppdaget han et mønster som skilte seg ut.
– Stjernens lys var fint og stabilt, men fra 2016 kom det tre tydelige fall i lysstyrke. Og så, rundt 2021, gikk det helt av skaftet, forklarer han.
– Jeg kan ikke understreke nok at stjerner som vår Sol ikke gjør sånt. Da vi så dette, tenkte vi: Hva i all verden skjer her?
Gaia-GIC-1 er en F-type stjerne, større og varmere enn Solen. Den har omtrent 1,7 ganger Solens radius og rundt 1,3 ganger Solens masse, og ligger i de ytre delene av Melkeveiens skive, nær stjernebildet Puppis.
Alderen er vanskelig å fastslå presist, men stjernen fremstår stabil og ligger på hovedserien, altså i en moden fase der den produserer energi ved hydrogenfusjon i kjernen. Slike F-type stjerner er vanligvis ikke kjent for ekstreme og uforutsigbare lysvariasjoner.
Synlig lys falt mens infrarødt lys økte
Likevel ble Gaia-GIC-1 etter hvert opptil 25 prosent svakere i synlig lys, i et mønster forskerne ikke hadde sett før. Et avgjørende spor kom da de sammenlignet målinger i synlig lys med infrarøde observasjoner.
– Den infrarøde lyskurven var helt motsatt av den synlige, sier Tzanidakis.
– Mens det synlige lyset begynte å flimre og dempes, skjøt det infrarøde lyset i været. Det kan bety at materialet som blokkerer stjernen er varmt, så varmt at det gløder i infrarødt, sier han.
Tolkningen peker mot en støvsky med en masse på nivå med et stort asteroidelignende objekt, opp mot nær halvparten av massen til dvergplaneten Ceres. Modellene antyder også at støvet kan ha vært oppvarmet til rundt 900 kelvin.
Kan være en planetesimalkollisjon nær jordlignende avstand
Ifølge forskernes beregninger er det én type hendelse som kan forklare både mengden støv, varmen og de uvanlige lysendringene: en kollisjon mellom planetesimaler, altså tidlige planetbyggesteiner.
En slik kollisjon kan gi både den første dempingen og det senere kaoset i lyskurven. Forskerne skisserer et scenario der to objekter nærmer seg hverandre og først har flere skrapende sammenstøt før et endelig, voldsomt krasj.
Modelleringen antyder at sammenstøtet kan ha skjedd omtrent én astronomisk enhet fra stjernen, omtrent samme avstand som mellom Jorden og Solen. Det gjør hendelsen ekstra interessant som mulig nøkkel til å forstå tidlige faser av jordlignende planetsystemer.
– Hvor sjelden er hendelsen som skapte Jorden og Månen? Det spørsmålet er grunnleggende for astrobiologi, sier astronomen James Davenport ved University of Washington.
– Det virker som Månen er en av ingrediensene som gjør Jorden til et godt sted for liv. Den kan bidra til å skjerme mot enkelte nedslag, den skaper tidevann og påvirker vær og blanding i havene, og den kan også ha en rolle i prosesser som driver platetektonikk.
– Akkurat nå vet vi ikke hvor vanlige disse dynamikkene er. Men hvis vi klarer å fange flere slike kollisjoner, begynner vi å få svar, sier han.
Studien er publisert i tidsskriftet The Astrophysical Journal Letters.
