Al centro della nostra galassia risiede il rigonfiamento galattico, una regione densamente popolata di stelle, polvere e gas. All'interno di questa massiccia struttura, che abbraccia migliaia di anni luce, ci sono circa 10 miliardi di stelle, la maggior parte delle quali sono vecchie stelle giganti rosse. A causa di questa densità, gli astronomi si sono spesso chiesti se un rigonfiamento galattico sia un luogo probabile per trovare stelle con pianeti abitabili che le orbitano.

Essenzialmente, le stelle che sono molto vicine tra loro hanno maggiori probabilità di sperimentare incontri ravvicinati con altre stelle, che può essere catastrofico per tutti i pianeti che orbitano intorno a loro. Secondo un nuovo studio del Cool Worlds Lab della Columbia University, la maggior parte delle stelle nel rigonfiamento sperimenterà dozzine di incontri ravvicinati nel corso di un miliardo di anni, che potrebbe avere implicazioni significative per l'abitabilità a lungo termine in questa regione.

Lo studio, in prepubblicazione e destinato a comparire nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society , è stato guidato da Moiya McTier, un Graduate Research Fellow della NSF presso la Columbia University e membro del Cool Worlds Lab. È stata raggiunta dal Prof. David Kipping (fondatore dei Cool Worlds Labs) e Kathryn Johnston, la cattedra di Astronomia alla Columbia e membro del Centro per l'astrofisica computazionale del Flatiron Institute.

Per dirla semplicemente, gli incontri ravvicinati stellari sono relativamente comuni nella nostra galassia, che si verifica una volta ogni 50, 000 anni o giù di lì. Mentre le stelle nel disco galattico orbitano attorno al centro della Via Lattea, i loro percorsi individuali li fanno occasionalmente passare più vicini l'uno all'altro. L'ultima volta che il nostro sistema solare ha sperimentato un incontro stellare ravvicinato è stato circa 70, 000 anni fa.

A quest'ora, il sistema binario noto come Stella di Scholtz (WISE 0720-0846) ha superato circa 52 anni, 000 unità astronomiche (0,25 parsec; 0,82 anni luce) dal sole, disturbando la nuvola di Oort e le orbite di comete e asteroidi nel sistema solare. Questa non era la prima volta che la Stella di Scholz passava vicino al nostro sistema solare:circa 80, 000 anni fa, è passato entro ~66, 000-70, 000 AU dal sole.

Per la maggior parte, questi incontri hanno provocato l'espulsione di comete e asteroidi di lungo periodo dalla nube di Oort, alcuni dei quali si sono scontrati con la Terra e hanno causato eventi a livello di estinzione. Però, gli incontri stellari possono avvicinarsi molto (fino a ~20, 000 AU) e hanno un effetto dannoso sui sistemi planetari. Ciò include la possibilità che i pianeti vengano strappati via dalle loro stelle o che le loro orbite vengano destabilizzate.

Come ha spiegato McTier a Universo oggi via e-mail:"Incontri ravvicinati stellari possono avere conseguenze pericolose per i pianeti, ma i risultati esatti dipendono da molti fattori:il rapporto di massa delle due stelle coinvolte, quanto velocemente si stanno muovendo, l'angolo di avvicinamento, ed ovviamente, la distanza dell'incontro Ma in generale, questi incontri ravvicinati possono potenzialmente strappare i pianeti dalle loro stelle ospiti o destabilizzare le loro orbite in modo che vengano espulsi dal sistema molti anni dopo il volo. Entrambi renderebbero un pianeta inabitabile secondo i criteri più comuni".

In uno studio precedente apparso in MNRAS l'anno scorso, un team di astronomi svedesi ha scoperto che le stelle simili al sole negli ammassi aperti hanno una probabilità del 25% di perdere i loro pianeti esterni a causa di un sorvolo ravvicinato. Due studi simili che sono stati pubblicati anche l'anno scorso (entrambi guidati da astronomi dell'Osservatorio di Leiden nei Paesi Bassi) hanno scoperto che il 14% dei pianeti in densi ammassi stellari andrà perso dalle loro stelle entro dieci milioni di anni dalla formazione.

Naturalmente, questo solleva la questione di cosa accadrebbe nel rigonfiamento galattico, dove le densità stellari sono molto più alte che nel disco della Via Lattea. Per calcolare la velocità con cui si verificano incontri ravvicinati nel rigonfiamento, Moiya e il suo team hanno simulato le orbite dei milioni di stelle che risiedono lì. Hanno quindi utilizzato il profilo di densità analitico per la posizione di ciascuna stella per stimare il numero di passaggi ravvicinati che si verificano.

Come indicato da McTier, è stato un processo dispendioso in termini di tempo che ha portato ad alcune scoperte interessanti:"Abbiamo scoperto che l'80% delle stelle rigonfiamento dovrebbe arrivare entro 1000 AU da un'altra stella ogni miliardo di anni. La metà delle stelle ha dozzine di tali incontri nello stesso lasso di tempo. il tasso di incontri diminuisce se si considerano passaggi ravvicinati, ma gli incontri entro 100 UA sono ancora abbastanza comuni."

Oltre a un aumento del rischio di incontri ravvicinati stellari, i pianeti situati intorno alle stelle nel rigonfiamento galattico sono anche a maggior rischio di "sterilizzazione di eventi energetici". Questi si verificano quando le stelle in ammassi ravvicinati subiscono un collasso gravitazionale ed esplodono in una supernova, che fa sì che i sistemi stellari vicini (e i loro pianeti) vengano colpiti dai lampi di raggi gamma (GRB) risultanti e dal rilascio di elementi pesanti (e radioattivi).

Negli ultimi 11 milioni di anni, le supernove che hanno avuto luogo nello spazio vicino alla Terra sono state collegate a improvvisi periodi di riscaldamento globale sulla Terra, l'esaurimento dello strato di ozono, e di conseguenza la superficie viene esposta a livelli dannosi di radiazioni solari e cosmiche. Per le stelle che sono raggruppate più vicine tra loro, le supernove avrebbero un impatto molto maggiore, come accadrebbero più spesso e più vicino.

Non c'è da meravigliarsi se gli astronomi credono che le galassie come la nostra abbiano anche "zone abitabili, " che risiedono tra il rigonfiamento galattico e i bracci a spirale. Considerando che il rigonfiamento è un luogo pericoloso per la vita a causa dell'aumentato rischio di incontri ravvicinati e radiazioni, i bracci a spirale rappresentano un rischio elevato a causa dei maggiori tassi di formazione stellare.

A parte la natura rigorosa del loro studio, McTier ha indicato che è anche significativo perché offre ulteriori conferme a questa teoria. "I nostri risultati sono nuovi perché abbiamo adottato un nuovo approccio dinamico per comprendere l'abitabilità galattica, ma in realtà abbiamo appena confermato ciò che gli astronomi già sapevano:il rigonfiamento probabilmente non è un luogo stabile per la vita, " lei disse.

Studi come questo potrebbero anche avere un impatto significativo sulla ricerca di esopianeti abitabili, per non parlare della ricerca di intelligenza extraterrestre (SETI). Sapendo che è più probabile che la vita sorga ed evolva all'interno della zona abitabile galattica (GHZ), la parte del disco situata tra il nucleo e la periferia, gli scienziati possono restringere i loro sforzi di ricerca e aumentare le probabilità di trovare la vita.