A fiatal csillagrendszerek gyakran heves ütközések színhelyei. Űrsziklák, üstökösök, aszteroidák és nagyobb objektumok ütköznek egymással, és időnként összeolvadva, fokozatosan alakítják a planetáris ködök ősi porát és jegét bolygókká és holdakká. A legnagyobb ütközések azonban valószínűleg ritkák: a bolygórendszer kialakulásához szükséges több száz millió év alatt talán 100 ezer évente egy ilyen történik.

Ez vagy azt jelenti, hogy nagyon szerencsés megfigyelésekről van szó, vagy annak a jele, hogy a nagy ütközések a bolygók kialakulása során a vártnál gyakrabban fordulnak elő. Az események – az elsőt 2004-ben, a másodikat 2023-ban észlelték – az első olyan ütközések, amelyeket közvetlenül örökítettek meg egy Naprendszeren kívüli bolygórendszerben.

„Tanúi lehettünk két-két bolygócsíra ütközésének, és a heves események során kilökődött porfelhőket is láttuk, amely elkezdte visszatükrözni a gazdacsillag fényét” – mondja Paul Kalas, a Kaliforniai Egyetem csillagászati adjunktusa, és az eredményekről beszámoló tanulmány első szerzője. „Nem látjuk közvetlenül az egymásnak ütköző objektumokat, de észlelni tudtuk ezeknek az óriási ütközéseknek a következményeit.” Több tízezer év alatt, mondja a szakértő, a Fomalhaut körüli porban úgy bukkannak majd fel ezek az ütközések, mint a karácsonyi fények.

Sosemvolt bolygó

Kalas 1993-ban kezdte el vizsgálni a Fomalhaut körül lévő porkorongot, abban a reményben, hogy elsőként láthatja meg a bolygóképződés után visszamaradt törmeléket. A Földtől mindössze 25 fényévre található csillag fiatal – körülbelül 440 millió éves –, és jól tükrözi, hogy milyen volt a Naprendszer kialakulásának éveiben. A NASA Hubble űrtávcsövének köszönhetően végül meg is találta ezt a korongot a csillag körül, és 2008-ban jelentette, hogy a korong közelében egy fényes pontot detektált, amely valószínűleg egy bolygó lehet – az első, amelyet a látható tartományban közvetlenül leképeztek. Az exobolygók elnevezési konvenciójának megfelelően az égitestet Fomalhaut b-nek nevezték el.

„Ez egy új jelenség, hogy egy pontszerű forrás megjelenik egy bolygórendszerben, majd 10 év alatt vagy annál lassabban eltűnik” – mondja a szakértő. „Bolygónak álcázza magát, mert a bolygók is apró pontokként látszódnak a közeli csillagok körül keringve.”

A 2004-es és az azóta észlelt, 2023-as esemény fényességéből kiindulva az ütköző objektumok átmérője legalább 60 kilométer lehetett, vagyis ezek legalább négyszer akkorák voltak, mint az az objektum, amely 66 millió évvel ezelőtt ütközött a Földdel és kipusztította a dinoszauruszokat. Az ilyen méretű égitesteket bolygócsíráknak vagy planetoidoknak nevezik: ezek méretükben hasonlóak a Naprendszerben található aszteroidákhoz és üstökösökhöz, de sokkal kisebbek, mint egy törpebolygó, például a Pluto. (A kutató és társai 2023-as megfigyeléseit egy új tanulmány tárgyalja, amely a napokban jelent meg a Science folyóiratban.)

„A Fomalhaut sokkal fiatalabb, mint a Naprendszer, de amikor a Naprendszer 440 millió éves volt, tele volt egymással ütköző bolygócsírákkal” – mondja Kalas. „Amit most látunk, az az időszak, amikor ezek a kis világok erőszakos ütközéseken esnek át, és tele lesznek kráterekkel, vagy akár megsemmisülnek, és más objektumokká állnak össze. Ez bizonyos értelemben olyan, mintha visszatekintenénk az időben, a Naprendszer hasonlóan viharos időszakára, amikor a csillagunk még nem volt egymilliárd éves.”

„A Fomalhaut-rendszer egy természetes laboratórium, amelyben megvizsgálhatjuk, hogyan viselkednek a bolygócsírák az ütközések során, ami információt ad arról is, hogy miből állnak és hogyan alakultak ki” – mondta Kalas kollégája, Mark Wyatt, elméleti fizikus és csillagász, a Cambridge-i Egyetem munkatársa. „Ennek a megfigyelésnek izgalmas aspektusa, hogy lehetővé teszi számunkra, hogy megbecsüljük az ütköző testek méretét, és azt is, hogy hány ilyen égitest van a korongban, ami más módon szinte lehetetlen küldetés lenne.”

Porövek és ütközések

A kutatók becslése szerint a Fomalhaut körül körülbelül 300 millió olyan objektum található, amelyek mérete megegyezik azokkal, amelyek az észlelt események során ütköztek, és ezeket a fényes porfelhőket létrehozták. A csillag korábbi megfigyelései során szén-monoxid gáz jelenlétét észlelték, ami arra utal, hogy ezek a bolygócsírák illékony anyagokban gazdagok, és ezért összetételükben nagyon hasonlítanak a Naprendszer jégüstököseihez, mondja Wyatt.

A déli Piscis Austrinus (Déli Hal) csillagképben található Fomalhaut 16-szor fényesebb, mint a Nap, és az égbolt egyik legfényesebb csillaga. Miután Kalas 2004-ben megkezdte a Hubble-lel való megfigyeléseket, egy nagy poros övet fedezett fel a csillagtól 133 csillagászati egység távolságban, ami több mint háromszorosa a Kuiper-öv való távolságának.

Kalas számára az öv éles belső határa azt sugallta, hogy bolygók formálták. A 2006-os második megfigyelés után a kutató arra a következtetésre jutott, hogy az öv külső részében látható fényes pont, amely mind a 2004-es, mind a 2006-os képeken feltűnik, valójában egy bolygó. Már akkor elismerte, hogy ez lehet egy nagyon fényes porfelhő is, amelyet a korongban történt ütközés okozott, de ennek valószínűsége az első időszakban nagyon alacsonynak tűnt.

Kalas négy további Hubble-megfigyelést tudott beütemezni a Fomalhaut vizsgálatára, 2010-ben, 2012-ben, 2013-ban és 2014-ben. Az utolsó megfigyelés során azonban a Fomalhaut b sehol sem volt látható. Kilenc évvel később, három sikertelen kísérlet után, kapott egy új képet, amelyen azonban egy másik fényes pont látszott, nem messze az elsőtől. Utóbbit bolygóstátusza megkérdőjelezése nyomán átkeresztelték Fomalhaut cs1-nek, vagyis az 1. csillag körüli forrásnak. Elhelyezkedése alapján az új pontról (Fomalhaut cs2) úgy tűnt, hogy nem lehet azonos a Fomalhaut cs1-gyel. A 2014 és 2023 közötti megfigyelési szünet miatt nem világos, hogy a Fomalhaut cs2 mikor jelent meg.

Kalas azt is megjegyezte, hogy bár eleinte a Fomalhaut cs1 úgy mozgott, mint egy exobolygó, 2013-ra pályája letért a korábban jellemzőről, és távolodni kezdett a csillagtól. Ez a fajta mozgás nagyon kis részecskék esetében lehetséges, amelyeket a csillagfény fotonnyomása kifelé tol. A cs2 megjelenése is alátámasztja azt az elképzelést, hogy a cs1 valójában egy porfelhő volt. Kalas ezeket az eseményeket ahhoz a 2022-ben keletkezett porfelhőhöz hasonlítja, amikor a NASA DART (Double Asteroid Redirection Test) űreszköze becsapódott a Didemos aszteroida körül keringő Dimorphos holdba. A csapat becslése szerint a Fomalhaut körüli felhők körülbelül milliárdszor nagyobbak lehettek, mint a DART által keltett porfelhő.

***

Kalas a következő évekre észlelési időt kapott a James Webb űrtávcső közeli infravörös kamerája (NIRCam) és a Hubble további használatára is, hogy újra megfigyelje a Fomalhautot, és nyomon kövesse a porfelhő fejlődését, lássa, növekszik-e a mérete, és meghatározza a pályáját. A jelenség már most 30%-kal fényesebb, mint a Fomalhaut cs1 volt. A 2025 augusztusában végzett megfigyelések megerősítették, hogy a cs2 továbbra is látható.

„Ilyen porfelhőket létrehozó ütközések minden bolygórendszerben előfordulnak” – mondja a szakértő. „Ha elkezdik a csillagokat érzékeny, jövőbeli távcsövekkel vizsgálni, mint amilyen például a Habitable Worlds Observatory, amelynek célja a Földhöz hasonló exobolygók közvetlen leképezése, óvatosnak kell lenni, mert a csillagot körülvevő halvány fénypontok nem feltétlenül bolygók.”