Per quasi un secolo, gli astronomi sono rimasti perplessi sulla curiosa variabilità delle giovani stelle che risiedono nella costellazione del Toro-Auriga a circa 450 anni luce dalla Terra. Una stella in particolare ha attirato l'attenzione degli astronomi. Ogni pochi decenni, la luce della stella si è affievolita brevemente prima di riaccendersi.

Negli ultimi anni, gli astronomi hanno osservato l'oscuramento della stella più frequentemente, e per periodi più lunghi, sollevando la domanda:cosa oscura ripetutamente la stella? La risposta, gli astronomi credono, potrebbe far luce su alcuni dei processi caotici che avvengono all'inizio dello sviluppo di una stella.

Ora i fisici del MIT e altrove hanno osservato la stella, chiamato RW Aur A, utilizzando l'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA. Hanno trovato prove di ciò che potrebbe aver causato il suo più recente evento di oscuramento:una collisione di due corpi planetari infantili, che ha prodotto in seguito una densa nuvola di gas e polvere. Mentre questi detriti planetari cadevano nella stella, ha generato uno spesso velo, oscurando temporaneamente la luce della stella.

"Le simulazioni al computer hanno predetto da tempo che i pianeti possono cadere in una giovane stella, ma non abbiamo mai osservato che, "dice Hans Moritz Guenther, un ricercatore presso il Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del MIT, che ha condotto lo studio. "Se la nostra interpretazione dei dati è corretta, questa sarebbe la prima volta che osserviamo direttamente una giovane stella che divora uno o più pianeti".

I precedenti eventi di oscuramento della stella potrebbero essere stati causati da incidenti simili, di due corpi planetari o di grandi resti di collisioni passate che si sono incontrati frontalmente e si sono di nuovo separati.

"È speculazione, ma se hai una collisione di due pezzi, è probabile che in seguito possano trovarsi su alcune orbite canaglia, che aumenta la probabilità che colpiscano di nuovo qualcos'altro, " dice Günther.

Guenther è l'autore principale di un documento che dettaglia i risultati del gruppo, che appare oggi nel Giornale Astronomico . I suoi coautori del MIT includono David Huenemoerder e David Principe, insieme a ricercatori dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics e collaboratori in Germania e Belgio.

Un insabbiamento da star

Gli scienziati che studiano lo sviluppo iniziale delle stelle spesso guardano alle nuvole scure Taurus-Auriga, un raduno di nubi molecolari nelle costellazioni del Toro e dell'Auriga, che ospitano asili nido stellari contenenti migliaia di stelle infantili. Le giovani stelle si formano dal collasso gravitazionale di gas e polvere all'interno di queste nuvole. Stelle molto giovani, a differenza del nostro sole relativamente maturo, sono ancora circondati da un disco rotante di detriti, compreso il gas, polvere, e ciuffi di materiale di dimensioni variabili da piccoli granelli di polvere a ciottoli, e possibilmente ai nuovi pianeti.

"Se guardi il nostro sistema solare, abbiamo pianeti e non un disco enorme attorno al sole, " dice Guenther. "Questi dischi durano forse da 5 a 10 milioni di anni, e in Toro, ci sono molte stelle che hanno già perso il loro disco, ma alcuni li hanno ancora. Se vuoi sapere cosa succede nelle fasi finali di questa dispersione su disco, Il Toro è uno dei posti in cui guardare".

Guenther e i suoi colleghi si concentrano su stelle abbastanza giovani da ospitare ancora dischi. Era particolarmente interessato a RW Aur A, che è all'estremità più vecchia della fascia d'età per le giovani stelle, poiché si stima che abbia diversi milioni di anni. RW Aur A fa parte di un sistema binario, nel senso che circonda un'altra giovane stella, RW Aur B. Entrambe queste stelle hanno circa la stessa massa del sole.

Dal 1937, gli astronomi hanno registrato notevoli cali nella luminosità di RW Aur A ogni pochi decenni. Ogni evento di oscuramento sembrava durare per circa un mese. Nel 2011, la stella si spense di nuovo, questa volta per circa mezzo anno. La stella alla fine si illuminò, solo per svanire di nuovo a metà del 2014. Nel novembre 2016, la stella tornò alla sua piena luminosità.

Gli astronomi hanno proposto che questo oscuramento sia causato da un flusso di gas che passa sul bordo esterno del disco della stella. Altri ancora hanno teorizzato che l'oscuramento sia dovuto a processi che si verificano più vicino al centro della stella.

"Volevamo studiare il materiale che ricopre la stella, che è presumibilmente correlato in qualche modo al disco, " dice Guenther. "È un'opportunità rara."

Una firma di ferro

A gennaio 2017, RW Aur A si è di nuovo attenuato, e il team ha utilizzato l'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA per registrare l'emissione di raggi X dalla stella.

"I raggi X vengono dalla stella, e lo spettro dei raggi X cambia mentre i raggi si muovono attraverso il gas nel disco, "Dice Guenther. "Stiamo cercando alcune firme nei raggi X che il gas lascia nello spettro dei raggi X".

In totale, Chandra ha registrato 50 kilosecondi, o quasi 14 ore di dati a raggi X dalla stella. Dopo aver analizzato questi dati, i ricercatori sono usciti con diverse rivelazioni sorprendenti:il disco della stella ospita una grande quantità di materiale; la stella è molto più calda del previsto; e il disco contiene molto più ferro del previsto, non tanto ferro quanto si trova nella Terra, ma più di, dire, una tipica luna nel nostro sistema solare. (La nostra luna, però, ha molto più ferro di quanto gli scienziati abbiano stimato nel disco della stella.)

Quest'ultimo punto è stato il più intrigante per la squadra. Tipicamente, uno spettro di raggi X di una stella può mostrare vari elementi, come l'ossigeno, ferro da stiro, silicio, e magnesio, e la quantità di ciascun elemento presente dipende dalla temperatura all'interno del disco di una stella.

"Qui, vediamo molto più ferro, almeno un fattore 10 volte superiore a prima, che è molto insolito, perché tipicamente le stelle attive e calde hanno meno ferro di altre, mentre questo ne ha di più, " dice Guenther. "Da dove viene tutto questo ferro?"

I ricercatori ipotizzano che questo eccesso di ferro possa provenire da una delle due possibili fonti. Il primo è un fenomeno noto come trappola a pressione della polvere, in cui piccoli grani o particelle come il ferro possono rimanere intrappolati nelle "zone morte" di un disco. Se la struttura del disco cambia improvvisamente, come quando la stella partner della star passa vicino, le forze di marea risultanti possono rilasciare le particelle intrappolate, creando un eccesso di ferro che può cadere nella stella.

La seconda teoria è per Günther quella più convincente. In questo scenario, l'eccesso di ferro si crea quando due planetesimi, o corpi planetari infantili, scontrarsi, rilasciando una densa nuvola di particelle. Se uno o entrambi i pianeti sono fatti in parte di ferro, la loro rottura potrebbe rilasciare una grande quantità di ferro nel disco della stella e oscurare temporaneamente la sua luce mentre il materiale cade nella stella.

"Ci sono molti processi che avvengono nelle giovani stelle, ma questi due scenari potrebbero creare qualcosa che assomigli a quello che abbiamo osservato, " dice Günther.

Spera di fare più osservazioni della stella in futuro, per vedere se la quantità di ferro che circonda la stella è cambiata, una misura che potrebbe aiutare i ricercatori a determinare la dimensione della fonte del ferro. Ad esempio, se compare la stessa quantità di ferro, dire, un anno, che può segnalare che il ferro proviene da una fonte relativamente massiccia, come una grande collisione planetaria, contro se c'è pochissimo ferro rimasto nel disco.

"Molto sforzo è attualmente dedicato all'apprendimento degli esopianeti e di come si formano, quindi è ovviamente molto importante vedere come i giovani pianeti potrebbero essere distrutti nelle interazioni con le loro stelle ospiti e altri giovani pianeti, e quali fattori determinano se sopravvivono, " dice Günther.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.