Nowe symulacje astronomiczne rzucają światło na zjawisko, które może całkowicie zmienić nasze postrzeganie dynamicznego wnętrza egzoplanet. Naukowcy odkryli, że gigantyczne zderzenia planetarne mogą generować fale sejsmiczne trwające nawet miliony lat. Te długotrwałe drgania, zdaniem badaczy, mogą być wykrywane za pomocą teleskopów takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST).
Wczesny Układ Słoneczny był miejscem pełnym chaosu – młode planety, planetezymale i inne ciała niebieskie zderzały się ze sobą, tworząc obecny krajobraz planetarny. Takie zderzenia nie były jednak unikalne tylko dla naszej przestrzeni kosmicznej. Nowe badania pokazują, że podobne wydarzenia miały – i wciąż mogą mieć – miejsce również w innych układach planetarnych.
Zespół pod kierunkiem JJ Zanazziego z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley przeprowadził zaawansowane symulacje komputerowe, modelując uderzenie planety wielkości Neptuna w młodego gazowego olbrzyma – egzoplanetę Beta Pictoris b. Ta konkretna planeta ma około 13 mas Jowisza i zaledwie 12–20 milionów lat, co czyni ją idealnym kandydatem do takich analiz.
W wyniku zderzenia dochodzi do wzbudzenia dwóch typów fal sejsmicznych: powierzchniowych (modów f) i ciśnieniowych (modów p), które mogą utrzymywać się przez miliony lat. Fale te powodują niewielkie, ale mierzalne zmiany jasności planety. Dzięki temu, choć teleskop JWST nie może wykrywać drgań samego ciała niebieskiego, może rejestrować te zmiany fotometryczne, będące ich efektem.
Beta Pictoris b, jako młody superjowisz, jest wyjątkowo bogaty w metale ciężkie – zawiera od 100 do 300 mas Ziemi takich pierwiastków. Badacze podejrzewają, że to właśnie kolizje z mniejszymi planetami przyczyniły się do jego składu chemicznego. W symulacji badacze przeanalizowali skutki zderzenia tej planety z obiektem o masie 17 razy większej od Ziemi.
Efekty takiego uderzenia są spektakularne – powstaje energia zdolna wzbudzić drgania widoczne nawet 18 milionów lat po kolizji. Co ważne, ta sejsmiczna aktywność nie tylko zdradza historię egzoplanety, ale może także ujawnić jej wewnętrzną strukturę. Dzięki temu sejsmologia planetarna staje się potężnym narzędziem w badaniu egzoplanet, podobnie jak w przeszłości wykorzystano ją do analizy wnętrza Saturna.
Badacze podkreślają również, że oscylacje sejsmiczne mogą być wywoływane nie tylko przez zderzenia. Także migracje planet i ich wzajemne oddziaływania grawitacyjne mogą wzbudzać podobne efekty, dając nowe możliwości interpretacji danych obserwacyjnych.
W miarę jak nasze technologie obserwacyjne się rozwijają, możliwości wykrywania takich subtelnych zjawisk również rosną. W przyszłości możemy spodziewać się jeszcze dokładniejszych analiz dynamiki egzoplanet, które pozwolą nam lepiej zrozumieć procesy formowania się planet i ich ewolucji w całej Drodze Mlecznej.