İki dev gezegen arasındaki devasa çarpışmanın ardından ortaya çıkan parlaklık ilk kez tespit edildi. Çarpışmanın enkazı sonunda soğuyacak ve tamamen yeni bir gezegen oluşturacak. Gözlem doğrulanırsa, yeni bir dünyanın doğuşunu gerçek zamanlı olarak izlemek ve gezegenlerin nasıl oluştuğuna dair bir pencere açmak için harika bir fırsat sunacak.

Aralık 2021’de, normalde dikkat çekmeyen güneş benzeri bir yıldızı izleyen gökbilimciler, onun titremeye başladığını gördüler. Birkaç ay boyunca bu yıldızın görünür ışığı değişmeye devam etti. Bazen önceki parlaklığına dönmeden önce neredeyse kayboluyordu.

Dünya’dan yaklaşık 1.800 ışık yılı uzaklıkta bulunan yıldıza, yıldızın kararmasını ilk kez gözlemleyen ASAS-SN (yeni süpernovaları ve diğer astronomik geçişleri aramak için otomatik program) astronomi araştırmasından sonra cisme ASASSN-21qj tanımlayıcısı adı verildi.

Yıldızları bu şekilde sönük görmek alışılmadık bir durum değildi. Bu durum genellikle yıldız ile Dünya arasında geçen malzemeye atfedilirdi. Amatör gökbilimci Arttu Sainio olmasaydı, ASASSN-21qj giderek büyüyen standart benzer gözlemler listesine eklenirdi.

Sainio, sosyal medyada yıldızın ışığının sönmesinin görülmesinden yaklaşık iki buçuk yıl önce, bulunduğu yerden gelen kızılötesi ışık emisyonunun yaklaşık %4 oranında arttığına dikkat çekti.

Kızılötesi ışık, birkaç yüz santigrat derece gibi nispeten yüksek sıcaklıklardaki nesneler tarafından en güçlü şekilde yayılır. Bu şu soruları gündeme getirdi: Bu iki gözlem birbiriyle bağlantılı mıydı ve eğer öyleyse ASASSN-21qj çevresinde neler oluyordu?

Gezegensel felaket

Bulgular yayınlayarak, her iki gözlem kümesinin de iki gezegen arasındaki felaket niteliğindeki çarpışmayla açıklanabileceği önerildi.

Bilindiği gibi dev çarpışmaların, gezegenlerin oluşumunun son aşamalarında yaygın olduğu düşünülüyor. Gezegenlerin nihai boyutlarını, bileşimlerini ve termal durumlarını belirlerler ve bu gezegen sistemlerindeki nesnelerin yörüngelerini şekillendirirler.

Güneş sistemimizde Uranüs’ün tuhaf eğiminden, Merkür’ün yüksek yoğunluğundan ve Dünya’daki Ay’ın varlığından dev çarpışmaların sorumlu olduğu düşünülüyor. Ancak şu ana kadar galakside devam eden dev çarpışmalara dair çok az doğrudan kanıtımız vardı.

Gözlemleri açıklayabilmek için, bir çarpışmanın çarpışmadan sonraki ilk birkaç saat içinde yıldızdan yayılandan daha fazla enerji salması gerekirdi. Çarpışan cisimlerden gelen malzeme aşırı ısınmış ve erimiş, buharlaşmış veya her ikisi birden olmuş olabilirdi.

Çarpma, orijinal gezegenlerden yüzlerce kat daha büyük, sıcak, parlak bir malzeme kütlesi oluşturmuş olacaktı. ASASSN-21qj’nin kızılötesi parlaklığı WISE Uzay Teleskobu tarafından gözlemlendi. WISE, yıldıza yalnızca yaklaşık 300 günde bir bakıyor ve muhtemelen çarpışmadan kaynaklanan ilk ışık parlamasını kaçırmıştı.

Bununla birlikte, çarpma sonucu oluşan genişleyen gezegen gövdesinin soğuması ve yeni bir gezegen olarak tanıyabileceğimiz bir şeye küçülmesi uzun bir zaman, belki de milyonlarca yıl alacaktı.

Başlangıçta, bu “çarpışma sonrası cisim” en büyük boyutuna ulaştığında, ondan yayılan ışık hâlâ yıldızdan gelen emisyonun yüzde birkaçı kadar yüksek olabiliyordu. Böyle bir cisim, gördüğümüz kızılötesi parlaklığı üretmiş olabilirdi.

Çarpma aynı zamanda yıldızın etrafındaki farklı yörüngelere büyük miktarda enkaz bulutu fırlatmış olabilirdi. Bu enkazın bir kısmı çarpmanın şokuyla buharlaşmış, daha sonra yoğunlaşarak küçük buz ve kaya kristallerinden oluşan bulutlar oluşturmuş olabilirdi.

Zamanla, bu kümelenmiş malzeme bulutunun bir kısmı ASASSN-21qj ile Dünya arasından geçerek yıldızdan gelen görünür ışığın bir kısmını bloke etti ve düzensiz kararmaya neden oldu.

Eğer olaylara ilişkin yorumlar doğruysa, bu yıldız sistemini incelemek, gezegen oluşumunun temel mekanizmasını anlamamıza yardımcı olabilir. Şu ana kadar yapılan sınırlı gözlemlerden bile çok ilginç şeyler öğrenildi.

İlk olarak, gözlemlenen enerji miktarının yayılabilmesi için, çarpışma sonrası cismin Dünya’nın yüzlerce katı büyüklüğünde olması gerekirdi. Bu kadar büyük bir cismi oluşturmak için çarpışan gezegenlerin her birinin kütlesinin en azından Dünya’nın birkaç katı büyüklükte olması, muhtemelen “buz devi” gezegenler olan Uranüs ve Neptün kadar olması gerekirdi.

İkinci olarak, çarpışma sonrası gövde sıcaklığının 700°C civarında olacağı tahmin ediliyor. Sıcaklığın bu kadar düşük olması nedeniyle çarpışan cisimlerin tamamen kaya ve metalden yapılmış olması mümkün değildi.

Buz devleri

Gezegenlerden en az birinin dış bölgeleri, su gibi düşük kaynama sıcaklığına sahip elementler içermiş olmalıdır. Bu nedenle Neptün benzeri buz bakımından zengin iki dünya arasında bir çarpışma gözlendiği düşünüyordu.

Kızılötesi ışığın yayılması ile yıldızdan geçen enkazın gözlemlenmesi arasında görülen gecikme, çarpışmanın yıldızdan oldukça uzakta, yani Dünya’nın Güneş’ten olduğundan daha uzakta gerçekleştiğini gösteriyordu.

Yıldızından uzakta buz devlerinin bulunduğu böyle bir sistem, gökbilimcilerin diğer yıldızların çevresinde sıklıkla gözlemlediği sıkı paketlenmiş gezegen sistemlerinin çoğundan ziyade bizim güneş sistemimize daha çok benziyordu. Bunun en heyecan verici yanı, sistemin gelişimini onlarca yıl boyunca izlemeye devam edebilme ve sonuçların test edebilmesidir.

JWST‘si gibi teleskoplar kullanılarak yapılacak gelecekteki gözlemler, enkaz bulutundaki parçacıkların boyutlarını ve bileşimlerini belirleyecek, çarpışma sonrası gövdenin üst katmanlarının kimyasını tanımlayacak ve bu sıcak enkaz kütlesinin nasıl soğuduğunu takip edecek, hatta yeni ayların ortaya çıktığı bile görülebilecekti.

Bu gözlemler teorilerimize bilgi verebilir ve dev çarpışmaların gezegen sistemlerini nasıl şekillendirdiğini anlamamıza yardımcı olabilir. Şu ana kadar elimizde olan tek örnek, kendi güneş sistemimizdeki çarpışmaların yankılarıydı. Artık yeni bir gezegenin doğuşunu gerçek zamanlı olarak izleyebileceğiz.