Pianeti in orbita attorno a stelle binarie di "corto periodo", o stelle serrate in stretto abbraccio orbitale, possono essere espulsi nello spazio come conseguenza dell'evoluzione delle stelle che li ospitano, secondo una nuova ricerca dell'Università di Washington.

I risultati aiutano a spiegare perché gli astronomi hanno rilevato pochi pianeti circumbinari, che orbitano attorno a stelle che a loro volta orbitano l'una intorno all'altra, nonostante l'osservazione di migliaia di stelle binarie a breve termine, o quelli con periodi orbitali di 10 giorni o meno.

Significa anche che tali sistemi di stelle binarie sono un luogo povero in cui puntare i prossimi telescopi terrestri e spaziali per cercare pianeti abitabili e vita oltre la Terra.

Esistono diversi tipi di stelle binarie, come binari visivi e spettroscopici, chiamato per i modi in cui gli astronomi sono in grado di osservarli. In un documento accettato per la pubblicazione in Giornale Astrofisico , autore principale David Fleming, uno studente di dottorato in astronomia UW, studia le binarie ad eclisse, o quelli in cui il piano orbitale è così vicino alla linea di vista, si vedono entrambe le stelle incrociarsi l'una di fronte all'altra. Fleming presenterà il documento alla conferenza Division on Dynamical Astronomy dal 15 al 19 aprile.

Quando le binarie ad eclisse orbitano l'una intorno all'altra da vicino, entro circa 10 giorni o meno, Fleming e i coautori si sono chiesti, le maree - le forze gravitazionali che ciascuna esercita sull'altra - hanno "conseguenze dinamiche" sul sistema stellare?

"Questo è ciò che abbiamo trovato" usando simulazioni al computer, Fleming ha detto. "Le forze di marea trasportano il momento angolare dalle rotazioni stellari alle orbite. Rallentano le rotazioni stellari, espandendo il periodo orbitale."

Questo trasferimento di momento angolare fa sì che le orbite non solo si allarghino ma anche che circolino, morphing dall'essere eccentrico, o a forma di calcio, a cerchi perfetti. E su scale temporali molto lunghe, anche le rotazioni delle due stelle diventano sincronizzate, come la luna è con la terra, con ciascuno che mostra sempre la stessa faccia all'altro.

L'orbita stellare in espansione "avvolge pianeti che erano originariamente sicuri, e poi non sono più al sicuro e vengono espulsi dal sistema, "ha detto Rory Barnes, assistente professore di astronomia alla UW e coautore del documento. E l'espulsione di un pianeta in questo modo può perturbare le orbite di altri mondi orbitanti in una sorta di effetto a cascata, alla fine mandandoli anche fuori dal sistema.

A rendere le cose ancora più difficili per i pianeti circumbinari è ciò che gli astronomi chiamano una "regione di instabilità" creata dalle forze gravitazionali in competizione delle due stelle. "C'è una regione che non puoi attraversare, se ci entri, vieni espulso dal sistema, " Fleming ha detto. "Abbiamo confermato questo in simulazioni, e anche molti altri hanno studiato la regione".

Questo è chiamato il "limite di stabilità dinamica". Si sposta verso l'esterno all'aumentare dell'orbita stellare, avvolgendo i pianeti e rendendone instabili le orbite, e infine buttarli fuori dal sistema.

Un'altra caratteristica intrigante di tali sistemi binari, rilevato da altri nel corso degli anni, Fleming ha detto, è che i pianeti tendono ad orbitare appena al di fuori di questo limite di stabilità, per "ammassarsi" lì. Il modo in cui i pianeti arrivano nella regione non è completamente noto; possono formarsi lì, oppure possono migrare verso l'interno da un punto più esterno nel sistema.

Applicando il loro modello a noti sistemi stellari binari di breve periodo, Fleming e i suoi coautori hanno scoperto che questa evoluzione delle maree stellari delle stelle binarie rimuove almeno un pianeta nell'87 percento dei sistemi circumbinari multiplaneti, e spesso di più. E anche questa è probabilmente una stima prudente; Barnes ha detto che il numero potrebbe raggiungere il 99 percento.

I ricercatori hanno soprannominato il processo Stellar Tidal Evolution Ejection of Planets, o RIDOTTO. Rilevamenti futuri - "o non rilevamenti" - di circumbinary intorno a stelle binarie di breve periodo, scrivono gli autori, will "fornirà il miglior test osservativo indiretto del processo STEEP.

Il sistema stellare binario di periodo più breve attorno al quale è stato scoperto un pianeta circumbinario era Kepler 47, con un periodo di circa 7,45 giorni. I coautori suggeriscono che gli studi futuri che cercano di trovare e studiare pianeti possibilmente abitabili attorno a stelle binarie a breve termine dovrebbero concentrarsi su quelli con periodi orbitali più lunghi di circa 7,5 giorni.

I coautori di Fleming e Barnes sono il professore di astronomia della UW Tom Quinn, il ricercatore post-dottorato Rodrigo Luger e lo studente universitario David E. Graham. Questo lavoro ha utilizzato l'infrastruttura di archiviazione e rete fornita dal sistema di supercomputer Hyak presso l'UW, finanziato dalla Student Technology Fee dell'UW.

Quanto all'abitabilità e alla ricerca della vita, Fleming ha affermato che i pianeti in orbita attorno a binari ad eclisse a breve termine potrebbero altrimenti essere obiettivi interessanti per uno studio più approfondito, con il loro angolo di taglio che mostra le eclissi, e altro ancora, allo spettatore lontano.

"Ma questo meccanismo tende a ucciderli, "ha aggiunto. "Quindi, non è un buon posto dove guardare."