La lueur d’une collision entre deux planètes géantes détectée

Les données suggèrent que la lueur résultant de la collision massive entre deux planètes géantes a été détectée pour la première fois. Les restes de la collision pourraient se refroidir et former une toute nouvelle planète. S’il est confirmé, ce sera une formidable opportunité d’observer la naissance d’un nouveau monde en temps réel, ainsi que d’ouvrir une fenêtre sur la connaissance de la formation des planètes.

En décembre 2021, les astronomes ont observé une étoile semblable au Soleil, par ailleurs indescriptible. Soudain, ils se rendirent compte que clignait des yeux d’une manière inhabituelle. Pendant quelques mois, la lumière visible provenant de l’étoile a continué à changer. Parfois, il disparaissait pratiquement, s’assombrissait, avant de retrouver son éclat d’antan.

L’étoile, située à environ 1 800 années-lumière de la Terre, a été baptisée ASASSN-21qj, en l’honneur de projet ASASN-SN dirigé par l’Ohio State University (États-Unis).

Une étrange panne de courant

Ce type d’assombrissement n’est pas rare. On l’attribue généralement au moment du transfert de matière entre l’étoile et la Terre. S’il n’y avait pas eu un astronome amateur nommé Arttu SainioASASSN-21qj aurait été ajouté sans autre répercussion à une liste de plus en plus longue d’observations similaires.

Mais Sainio a commenté sur les réseaux sociaux que, environ deux ans et demi avant la panne, l’émission de lumière infrarouge depuis son emplacement avait augmenté d’environ 4 %. Et ce n’était pas habituel. La lumière infrarouge est émise plus intensément par les objets à des températures relativement élevées, quelques centaines de degrés Celsius.

La nuance soulignée par Sainio soulève deux questions : les deux observations sont-elles liées ? et si oui, que se passait-il autour d’ASASSN-21qj ?

cataclysme planétaire

Dans un article publié dans Nature Nous proposons que les deux séries d’observations pourraient s’expliquer si ce que nous observons n’est pas une étoile, mais l’éruption résultant d’une collision cataclysmique entre deux planètes.

On pense que les impacts géants, comme on appelle ces types de collisions, sont courants dans les dernières étapes de la formation des planètes. Ils déterminent la taille finale, la composition et l’état thermique des planètes et façonnent les orbites des objets dans ces systèmes planétaires.

Dans notre système solaire, nous attribuons aux impacts massifs étrange inclinaison d’Uranusla haute densité de Mercureop même le formation de la lune.

Cependant, jusqu’à présent, nous avions peu de preuves directes d’impacts massifs en cours dans la galaxie.

Comment expliquer que ce qui est observé soit un flash ?

Nous considérons que la collision massive entre deux géants aurait nécessité de libérer davantage d’énergie dans les premières heures suivant l’impact. Le matériau contenu dans les corps en collision aurait surchauffé et fondu, vaporisé, ou les deux. L’impact aurait formé une masse de matière chaude et brillante des centaines de fois plus grande que les planètes d’origine.

La lueur infrarouge d’ASASSN-21qj a été observée par Le télescope spatial WISE de la NASA. WISE n’observe l’étoile que tous les 300 jours environ, il n’a donc probablement pas vu l’éclair initial de l’impact.

une nouvelle planète

Si nous avons raison, le corps planétaire élargi produit par l’impact mettra beaucoup de temps, peut-être des millions d’années, à se refroidir et à se rétrécir en quelque chose que nous pourrions reconnaître comme une nouvelle planète.

Initialement, lorsque ce « corps post-impact » était à son extension maximale, la lumière émise aurait pu produire la lueur infrarouge que nous avons vue.

L’impact aurait également éjecté d’importants panaches de débris sur différentes orbites autour de l’étoile. Une partie de ces débris a été vaporisée par l’accident et condensée en nuages ​​de minuscules cristaux de glace et de roche.

Au fil du temps, une partie de ce nuage de matière est passée entre ASASSN-21qj et la Terre, bloquant une fraction de la lumière visible de l’étoile et produisant une atténuation erratique.

Si notre interprétation des événements est correcte, l’étude de ce système stellaire pourrait nous aider à comprendre un mécanisme clé de la formation des planètes.

De l’ensemble limité d’observations dont nous disposons jusqu’à présent, nous avons appris des choses très intéressantes. Premièrement, pour émettre la quantité d’énergie observée, le corps après l’impact devait avoir plusieurs centaines de fois la taille de la Terre.

Pour créer un corps aussi grand, les planètes en collision doivent chacune avoir une masse plusieurs fois supérieure à celle de la Terre. Ils seraient peut-être aussi gros que le “géants de glace” Uranus et Neptune.

Deuxièmement, nous estimons que la température du corps après l’impact était d’environ 700 ⁰ C. Pour que la température baisse autant, les corps en collision n’auraient pas pu être entièrement constitués de roche et de métal.

géants de glace

Les régions extérieures d’au moins une des planètes devaient contenir des éléments à faible température d’ébullition, comme l’eau. Nous pensons donc avoir assisté à une collision entre deux mondes de type Neptune, riches en glace.

Le délai observé entre l’émission de la lumière infrarouge et l’observation des débris traversant l’étoile suggère que la collision a eu lieu assez loin de l’étoile, plus loin que la Terre ne l’est du Soleil.

Un tel système, dans lequel se trouvent des géantes de glace éloignées de l’étoile, ressemble davantage à notre système solaire qu’à la plupart des systèmes planétaires très compacts que les astronomes observent généralement autour d’autres étoiles.

Le plus excitant dans tout cela est que nous pourrons continuer à observer l’évolution du système pendant de nombreuses décennies et tester nos conclusions.

De futures observations, avec des télescopes tels que JWST de la NASA, déterminera la taille et la composition des particules dans le nuage de débris, identifiera la chimie des couches supérieures du corps qui se sont formées après l’impact et suivra le refroidissement de cette masse chaude de débris. Nous pourrions même voir apparaître de nouvelles lunes.

Tout cela nous aidera à mieux comprendre comment les impacts géants façonnent les systèmes planétaires. Jusqu’à présent, les seuls exemples dont nous disposions étaient les échos des impacts dans notre propre système solaire. Nous pourrons désormais assister à la naissance d’une nouvelle planète en temps réel.