De zonachtige ster heet ASASSN-21qj. Hij is genoemd naar het netwerk van telescopen dat als eerste het vervagen van de ster op zichtbare golflengten ontdekte. De ster werd intensief bestudeerd door een netwerk van amateur- en professionele astronomen, die de veranderingen in de helderheid in de gaten hielden. Een toevallige post van een onderzoeker op sociale media leidde tot de ontdekking dat het stelsel zo’n drie jaar voordat de ster begon te dimmen in zichtbaar licht, in helderheid verdubbeld was in het infrarood. Dat was waargenomen door de Amerikaanse NEOWISE-missie.
"Eerlijk gezegd was dit een complete verrassing voor mij," zegt eerste auteur Kenworthy. "Nadat we binnen het ASASSN-onderzoek de lichtcurve van deze ster hadden gedeeld met andere astronomen, begon ik hem te volgen met een netwerk van telescopen en waarnemers. Uit het niets wees een astronoom op sociale media me erop dat de ster meer dan duizend dagen voordat hij in het optisch vervaagde, helderder was geworden in het infrarood."
De Leidse promovendus Richelle van Capelleveen (die het werk als masterstudent deed) vervolgt: "Ik heb samen met Matthew aan de lichtcurve gewerkt en tijdens ons onderzoek realiseerden we ons dat dit een botsing van twee planeten was."
De meest waarschijnlijke verklaring is dat twee reusachtige ijsplaneten op elkaar zijn gebotst, waardoor de infrarode gloed werd geproduceerd die door de NEOWISE-missie werd opgepikt. De resulterende uitdijende puinwolk bewoog zich zo’n drie jaar later voor de ster langs, wat ertoe leidde dat de ster minder helder werd op zichtbare golflengten.
Text continues below simulation.
Een simulatie van een botsing tussen twee ijsreuzen. In de bovenste helft zijn de deeltjes zichtbaar. De onderste helft toont de dichtheid in een doorsnede van het middenvlak van de botsing. Het schaalbalkje wordt korter tijdens de simulatie om het uitdijende lichaam en de brokstukken na de inslag te blijven volgen. (c) Jingyao Dou/Bristol University
Planetaire botsing
"De temperatuur en grootte van het gloeiende materiaal en de tijd dat de gloed er was, komen overeen met de botsing van twee ijsreuzen. We leiden dat af uit onze berekeningen en computermodellen," zegt coauteur Simon Lock (University of Bristol, Verenigd Koninkrijk).
"Wat nieuw is, is dat we denken dat dit de eerste keer is dat we de gloed van het hemellichaam zien dat door de planetaire botsing is ontstaan," vervolgt coauteur Grant Kennedy (University of Warwick, Verenigd Koninkrijk).
Text continues below animation.
Animatie van een planeetbotsing bij ASASSN-21qj. Wat gebeurt er als twee planeten op elkaar botsen? Astronomen verzamelden unieke gegevens beeld van de botsing en de nasleep van twee planeten ter grootte van Neptunus. Toen deze reuzen ijsplaneten crashten, lieten ze een hete, onstabiele bal van gas, stof en rotsen achter, met een nog hetere kern. In de loop van honderden jaren zal deze uitdunnen langs de omloopbaan. Daarbij kan de kern aangroeien en er kunnen manen vormen uit de brokstukken. (c) Alice Hopkinson/Las Cumbres Observatory
Uitgesmeerd
In de komende jaren zal de stofwolk uitgesmeerd raken langs de baan van het restant van de botsing. Het strooilicht van deze wolk kan worden gedetecteerd met telescopen op de grond en met de James Webb Space Telescope. De wolk van materiaal rond het overblijfsel zou zich kunnen condenseren tot een serie manen rond de nieuwe planeet. "We zullen dit systeem nauwlettend in de gaten houden om te kijken wat er verder gebeurt," aldus Kenworthy.
Wetenschappelijk artikel
A planetary collision afterglow and transit of the resultant debris cloud. Door: Matthew Kenworthy, Simon Lock, Grant Kennedy, Richelle van Capelleveen, Eric Mamajek, Ludmila Carone, Franz-Josef Hambsch, Joseph Masiero, Amy Mainze, J. Davy Kirkpatrick, Edward Gomez, Zoë Leinhard, Jingyao Dou, Pavan Tanna, Arttu Sainio, Hamish Barker, Stéphane Charbonnel, Olivier Garde, Pascal Le Dû, Lionel Mulato, Thomas Petit, Michael Rizzo Smith. In: Nature, 12 oktober 2023. [origineel | preprint (pdf)]
Artistieke weergave van een donutvormige wolk die is ontstaan na de botsing van twee ijsreuzenplaneten. De wolk gloeit dofrood door de hitte van de botsing. Een planetoïde en kleinere brokstukken van de botsing bevinden zich voor de donutvormige wolk. De moederster, ASASSN-21qj, staat links van de wolk in de verte. (c) Mark Garlick [hoge resolutie]