Planety powstają w długim procesie zderzeń między skalistymi ciałami wielkości gór. Towarzyszy temu niesamowity bałagan, kolizje wzbudzają nieustannie potężne tumany kosmicznego kurzu.
Wyniki niedawnych obserwacji dokonanych przy pomocy należącego do NASA teleskopu Spitzer wskazują na istnienie zaskakująco dużych chmur pyłowych wokół kilku gwiazd. Obłoki mogły powstać, gdy skaliste zalążki planet zderzały się ze sobą. Ziemski Księżyc mógł również powstać w wyniku takiej kolizji. Wcześniej astronomowie uważali, że planety powstają w nieco mniej chaotycznych okolicznościach.
„Tam jest straszliwy bałagan,” stwierdził dr George Rieke z Uniwersytetu w Arizonie, pierwszy z autorów odkrycia, naukowiec pracujący przy Spitzerze. „Widzimy, że planety muszą przejść długą, kamienistą drogę zanim dorosną.”
Spitzer zaobserwował pyłowe pozostałości po tych zderzeniach w paśmie podczerwonym. Kiedy planety – noworodki, skaliste jądra planet podobnych do Ziemi i Marsa, zderzają się ze sobą, mogą albo złączyć się i uformować większą planetę, albo rozsypać się na kawałki. Ciepło pobliskiej gwiazdy ogrzewa pył powstający przy okazji takich zdarzeń, który świeci w paśmie podczerwonym wyłapywanym przez Spitzera.
Odkrycia dokonane przez naukowców Spitzera są odbiciem tego, co wiemy o powstaniu naszego Układu Słonecznego. Ostatnie obserwacje skupiające się na przeanalizowaniu kraterów uderzeniowych naszego Księżyca także ujawniają burzliwy okres w przeszłości naszego Układu Słonecznego. „Nasz Księżyc dostał wiele brutalnych razów, gdy planety zaczynały nabierać już swoich kształtów,” powiedział Rieke.
Zgodnie z najpopularniejszymi teoriami, skaliste planety powstają w podobny sposób jak śniegowe bałwany. Początek biorą z małych kulek krążących w pyłowym dysku wokół młodych gwiazd. Potem, na drodze zlepiania się z innymi ziarnami kosmicznego kurzu, stopniowo nabierają masy. Po jakimś czasie formują się ciała niebieskie o wielkości sporych gór, które zaczynają zderzać się ze sobą tworząc planety.
Dotychczas astronomowie wyobrażali sobie ten proces jako trwający kilka do kilkudziesięciu milionów lat i prowadzący wprost do utworzenia się dojrzałego systemu planetarnego. Pyłowe dyski wokół gwiazd powinny jednostajnie zanikać wraz z wiekiem układu, z okazyjnymi chmurami kurzu powstającymi przy zderzeniach resztek skalistych ciał.
Rieke i jego współpracownicy zaobserwowali bardziej zróżnicowane okoliczności powstawania planet. Dane ze Spitzera opracowali razem z danymi uzyskanymi wcześniej przez należące do ESA Infrared Space Observatory i – będący wspólnym projektem NASA, Wielkiej Brytanii i Holandii – Infrared Astronomical Satellite. Poszukiwali dysków pyłowych wokół 266 pobliskich gwiazd podobnej wielkości, o masie dwóch do trzech mas Słońca i w zróżnicowanym wieku. Tylko 71 z nich okazało się posiadać dyski, prawdopodobnie zawierające kształtujące się planety w różnych stadiach rozwoju. Przypatrując się dyskom wokół coraz starszych gwiazd spodziewali się zobaczyć je coraz cieńsze, a obserwowali czasem coś wprost przeciwnego.
Wykres przedstawiający wyniki obserwacji dokonanych przy pomocy Spitzera. Na osi pionowej zaznaczono wielkość dysku pyłowego, na poziomej wiek gwiazdy którą otacza. Z wykresu można odczytac, że niektóre bardzo młode gwiazdy mają dysk niemal w zaniku.
„Sądziliśmy, że młode gwiazdy, w wieku miliona lat, będą otoczone większymi, jaśniejszymi dyskami, a starsze – o wieku w granicach 10 do 100 milionów lat – będą miału dyski słabiej świecące, bardziej nikłe,” wyjaśniał Rieke. „Ale odkryliśmy, że kilka młodszych gwiazd nie posiada dysku, a niektóre ze starszych otoczone są masywnymi dyskami.”
Taka różnorodność sugeruje, że dysk, miejsce formowania planet, wypchany zostaje pyłem w czasie swojego istnienia, miliony lat po uformowaniu się gwiazdy. „Jedynym wytłumaczeniem powstania takiej ilości pyłu, jaką obserwujemy dookoła tych starszych gwiazd są potężne kolizje,” powiedział Rieke.
Przed odkryciami ze Spitzera, tylko kilka tuzinów dysków planetarnych było obserwowanych wokół gwiazd starszych niż kilka milionów lat. Niezwykle czuła aparatura Spitzera do obserwacji w paśmie podczerwonym pozwoliła dojrzeć niewyraźne ciepło tysięcy dysków w różnym wieku. „Spitzer otworzył nowe możliwości badania dysków i ewolucji planet,” przyznaje dr Michael Wener, pracujący przy projekcie Spitzer w należącym do NASA Jet Propulsion Laboratory.
„Ekscytujące nowe odkrycia dają nam zupełnie nowy pogląd na proces formowania się dysków, proces, który doprowadził do narodzin Ziemi i życia,” wypowiada się dr Anna Kinney z NASA. „Spitzer naprawdę wspiera zaplanowane i prowadzone przez NASA badania mające na celu odkrywanie tajemnic wszechświata i poszukiwanie życia.”
