Quanto sono stabili i sistemi planetari? La Terra e i suoi sette fratelli continueranno sempre nei loro stabili percorsi celesti, o un giorno potremmo essere espulsi casualmente dalla nostra casa cosmica?
I fisici comprendono le regole che governano le orbite di due corpi celesti, ma non appena se ne aggiunge un terzo (per non parlare di un quarto, quinto o centesimo) le dinamiche diventano molto più complesse. Si verificano instabilità imprevedibili, in cui un oggetto può essere espulso casualmente nello spazio o cadere nella sua stella ospite.
Il cosiddetto “problema dei tre corpi” preoccupa gli scienziati da secoli (e più recentemente costituisce la premessa di una serie di romanzi di fantascienza bestseller e di un nuovo adattamento di Netflix). Un ostacolo alla sua comprensione è stato il fatto che sappiamo relativamente poco su quanto sia comune il verificarsi di instabilità così catastrofiche.
In un nuovo studio pubblicato su Nature, noi e i nostri colleghi abbiamo fatto luce su questa domanda. In un'indagine sulle stelle vicine, abbiamo scoperto che almeno una coppia di stelle su dodici potrebbe aver divorato un pianeta, probabilmente perché il pianeta ha sviluppato una "oscillazione" nella sua orbita ed è caduto nella stella.
Il nostro studio ha rilevato che almeno l'8% delle coppie di stelle nel nostro campione mostrano anomalie chimiche che indicano che una stella ha inghiottito materiale planetario che un tempo orbitava attorno ad essa.
Per rilevare questo segnale sottile, abbiamo dovuto escludere altre possibili spiegazioni per questi modelli chimici. Ci siamo quindi concentrati sulle "stelle gemelle", note per essere nate contemporaneamente dallo stesso mix di materiali.
Questo approccio può eliminare i fattori di confusione, nello stesso modo in cui gli studi sui gemelli vengono talvolta utilizzati nella ricerca sociologica o medica.
Il risultato proviene da un'indagine sulle stelle gemelle denominata C3PO che uno degli autori (Ting) ha avviato negli Stati Uniti, alla quale Liu e altri si sono successivamente uniti.
Il nostro team ha raccolto un campione eccezionale di dati spettroscopici da 91 coppie di stelle gemelle, molte volte più grandi di studi simili condotti in passato.
Abbiamo scoperto che alcune stelle differivano dalle loro gemelle, mostrando uno schema chimico distinto con quantità maggiori di alcuni elementi come ferro, nichel e titanio rispetto ad altri come carbonio e ossigeno. Queste differenze indicano una forte prova che la stella ha ingerito un pianeta.
Se una stella ospite inghiotte uno o più membri di un sistema planetario, ciò suggerisce che deve essersi verificata una certa instabilità nelle dinamiche del sistema.
Le simulazioni suggeriscono che tale instabilità potrebbe essere comune nei primi anni di vita di un sistema planetario:i primi 100 milioni di anni circa. Tuttavia, eventuali tracce di pianeti inghiottiti durante questo primo periodo non sarebbero rilevabili nelle stelle che abbiamo osservato e che hanno miliardi di anni.
Ciò suggerisce che le anomalie chimiche che abbiamo osservato siano state causate da instabilità più recenti, che hanno portato le stelle a consumare alcuni pianeti o materiale planetario.
Questa rivelazione non è del tutto inaspettata. I teorici che studiano le dinamiche planetarie, incluso il nostro coautore Bertram Bitsch, hanno notato che molti sistemi planetari sono noti per essere instabili, specialmente tra i sistemi con un tipo di pianeta chiamato "super-Terra", pianeti un po' più grandi della Terra ma molto più piccoli. di giganti come Giove.
I sistemi che includono un pianeta super-Terra potrebbero essere particolarmente instabili. Il tiro alla fune gravitazionale tra la stella ospite e i suoi enormi pianeti potrebbe generare instabilità.
Il nostro studio ci incoraggia a riconsiderare il nostro posto nell’universo. Anche se diamo per scontata la stabilità nel nostro sistema solare, questo potrebbe non essere normale in tutto il cosmo.
Il nostro studio non suggerisce che probabilmente vedremo tali instabilità nel nostro sistema solare. Anche con i nostri nuovi risultati, tuttavia, è importante riconoscere che l'inghiottimento e l'instabilità del pianeta si verificano ancora solo in una minoranza di casi.
Ci auguriamo che il nostro studio possa ispirare più persone a studiare i sistemi planetari e la loro relazione con le stelle ospiti. La nostra comprensione della dinamica dei sistemi a più corpi è ancora molto incompleta.
Mentre continuiamo a esplorare i misteri del cosmo, studi come questo ci ricordano il delicato equilibrio che consente alla vita di prosperare sulla Terra e la potenziale fragilità della nostra casa cosmica.
Ulteriori informazioni: Fan Liu et al, Almeno una stella su una dozzina mostra segni di ingestione planetaria, Natura (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07091-y
Informazioni sul giornale: Natura
Fornito da The Conversation
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