En dramatisk glimt av efterdyningarna av en kollision mellan två exoplaneter ger forskare en bild av vad som kan hända när planeter kraschar in i varandra. En liknande händelse i vårt eget solsystem kan ha bildat månen.

Känd som BD +20 307, detta dubbelstjärnesystem ligger mer än 300 ljusår från jorden med stjärnor som är minst en miljard år gamla. Ändå har detta mogna system visat tecken på virvlande dammigt skräp som inte är kallt, som man kan förvänta sig kring stjärnor i denna ålder. Snarare, skräpet är varmt, vilket förstärker att det gjordes relativt nyligen genom nedslaget av två planetstora kroppar.

För ett decennium sedan, observationer av detta system av markobservatorier och NASA:s Spitzer Space Telescope gav de första antydningarna om denna kollision när det varma skräpet först hittades. Nu Stratosfärobservatoriet för infraröd astronomi, SOFIA, avslöjade att den infraröda ljusstyrkan från skräpet har ökat med mer än 10 procent – ​​ett tecken på att det nu finns ännu mer varmt damm.

Publicerad i Astrofysisk tidskrift , resultaten stöder vidare att en extrem kollision mellan steniga exoplaneter kan ha inträffat relativt nyligen. Kollisioner som dessa kan förändra planetsystem. Man tror att en kollision mellan en Mars-stor kropp och jorden för 4,5 miljarder år sedan skapade skräp som så småningom bildade månen.

"Det varma dammet runt BD +20 307 ger oss en inblick i hur katastrofala effekter mellan steniga exoplaneter kan se ut, sa Maggie Thompson, en doktorand vid University of California, Santa Cruz, och huvudförfattaren på tidningen. "Vi vill veta hur detta system sedan utvecklas efter den extrema påverkan."

Planeter bildas när dammpartiklar runt en ung stjärna klibbar ihop och växer sig större med tiden. Det överblivna skräpet finns kvar efter att ett planetsystem bildats, ofta i fjärran, kalla regioner som Kuiperbältet, ligger bortom Neptunus i vårt eget solsystem. Astronomer förväntar sig att hitta varmt damm runt unga solsystem. När de utvecklas, dammpartiklarna fortsätter att kollidera och blir så småningom så små att de antingen blåses ut ur ett system eller dras in i stjärnan. Varmt damm runt äldre stjärnor, som vår sol och de två i BD +20 307, borde ha försvunnit för länge sedan. Att studera det dammiga skräpet runt stjärnor hjälper inte bara astronomer att lära sig hur exoplanetsystem utvecklas, men bygger också en mer komplett bild av vårt eget solsystems historia.

"Detta är ett sällsynt tillfälle att studera katastrofala kollisioner som inträffar sent i ett planetsystems historia, sa Alycia Weinberger, stabsforskare vid Carnegie Institution for Science's Department of Terrestrial Magnetism i Washington, och ledande utredare för projektet. "SOFIA-observationerna visar förändringar i den dammiga skivan på en tidsskala på bara några år."

Infraröda observationer, som de från SOFIAs infraröda kamera som heter FORCAST, den infraröda kameran för svaga föremål för SOFIA-teleskopet, är avgörande för att avslöja ledtrådar gömda i kosmiskt damm. När det observeras med infrarött ljus, detta system är mycket ljusare än förväntat från bara stjärnorna. Den extra energin kommer från skenet från det dammiga skräpet, som inte kan ses vid andra våglängder.

Även om det finns flera mekanismer som kan få dammet att lysa starkare - det kan absorbera mer värme från stjärnorna eller röra sig närmare stjärnorna - det är osannolikt att dessa händer om bara 10 år, som är blixtsnabb för kosmiska förändringar. En planetarisk kollision, dock, skulle lätt injicera en stor mängd damm mycket snabbt. Detta ger fler bevis på att två exoplaneter kraschade in i varandra. Teamet analyserar data från uppföljande observationer för att se om det finns ytterligare förändringar i systemet.