Secondo una nuova ricerca, un quarto delle stelle simili al Sole mangia i propri pianeti.
Quanto è raro il nostro Sistema Solare? Nei 30 anni circa da quando furono scoperti per la prima volta pianeti in orbita attorno a stelle diverse dal nostro Sole, abbiamo scoperto che i sistemi planetari sono comuni nella Galassia. Tuttavia, molti di loro sono molto diversi dal Sistema Solare che conosciamo.
I pianeti del nostro Sistema Solare ruotano attorno al Sole in percorsi stabili e quasi circolari, il che suggerisce che le orbite non sono cambiate molto da quando i pianeti si sono formati per la prima volta. Ma molti sistemi planetari in orbita attorno ad altre stelle hanno sofferto di un passato molto caotico.
La storia relativamente tranquilla del nostro Sistema Solare ha favorito il fiorire della vita qui sulla Terra. Nel Ricerca per i mondi alieni che potrebbero contenere vita, possiamo restringere il campo degli obiettivi se abbiamo un modo per identificare i sistemi che hanno avuto un passato altrettanto pacifico.
Credito: NASA / Tim Pyle
Il nostro team internazionale di astronomi ha affrontato questo problema in una ricerca pubblicata in Astronomia naturale. Abbiamo scoperto che tra il 20% e il 35% delle stelle simili al Sole mangiano i propri pianeti, con la cifra più probabile del 27%.
Ciò suggerisce che almeno un quarto dei sistemi planetari in orbita attorno a stelle simili al Sole ha avuto un passato molto caotico e dinamico.
Storie caotiche e stelle binarie
Gli astronomi hanno visto diversi sistemi esoplanetari in cui pianeti di grandi o medie dimensioni si sono spostati in modo significativo. La gravità di questi pianeti in migrazione potrebbe anche aver perturbato i percorsi degli altri pianeti o addirittura spingerli in orbite instabili.
Nella maggior parte di questi sistemi molto dinamici, è anche probabile che alcuni pianeti siano caduti nella stella ospite. Tuttavia, non sapevamo quanto fossero comuni questi sistemi caotici rispetto a sistemi più silenziosi come il nostro, la cui architettura ordinata ha favorito il fiorire della vita sulla Terra.
Le stelle binarie si formano contemporaneamente da una singola nuvola di gas, quindi di solito contengono esattamente la stessa miscela di elementi. Credito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Alves et al.
Anche con gli strumenti astronomici più precisi disponibili, sarebbe molto difficile risolverlo studiando direttamente i sistemi esoplanetari. Invece, abbiamo analizzato la composizione chimica delle stelle nei sistemi binari.
I sistemi binari sono formati da due stelle in orbita l'una attorno all'altra. Le due stelle generalmente si sono formate contemporaneamente dallo stesso gas, quindi ci aspettiamo che contengano lo stesso mix di elementi.
Tuttavia, se un pianeta cade in una delle due stelle, si dissolve nello strato esterno della stella. Questo può modificare la composizione chimica della stella, il che significa che vediamo più elementi che formano i pianeti rocciosi, come il ferro, di quanto faremmo altrimenti.
Tracce di pianeti rocciosi
Abbiamo ispezionato la composizione chimica di 107 sistemi binari composti da stelle simili al Sole analizzando lo spettro di luce che producono. Da questo, abbiamo stabilito quante stelle contenevano più materiale planetario della loro stella compagna.
Abbiamo anche trovato tre cose che si sommano a prove inequivocabili che le differenze chimiche osservate tra le coppie binarie sono state causate dal consumo di pianeti.
In primo luogo, abbiamo scoperto che le stelle con uno strato esterno più sottile hanno una maggiore probabilità di essere più ricche di ferro rispetto alle loro compagne. Ciò è coerente con il consumo di pianeti, poiché quando il materiale planetario viene diluito in uno strato più sottile, apporta un cambiamento maggiore alla composizione chimica dello strato.
In secondo luogo, le stelle più ricche di ferro e altri elementi dei pianeti rocciosi contengono anche più litio delle loro compagne. Il litio viene rapidamente distrutto nelle stelle, mentre si conserva nei pianeti. Quindi un livello anormalmente alto di litio in una stella deve essere arrivato dopo la formazione della stella, il che corrisponde all'idea che il litio fosse trasportato da un pianeta fino a quando non fu mangiato dalla stella.
In terzo luogo, le stelle contenenti più ferro della loro compagna contengono anche più stelle simili nella Galassia. Tuttavia, le stesse stelle hanno Standard abbondanze di carbonio, che è un elemento volatile e per questo motivo non è trasportato dalle rocce. Pertanto queste stelle sono state chimicamente arricchite da rocce, da pianeti o materiale planetario.
La caccia alla Terra 2.0
Questi risultati rappresentano una svolta per l'astrofisica stellare e esopianeta esplorazione. Non solo abbiamo scoperto che mangiare pianeti può cambiare la composizione chimica di stelle simili al Sole, ma anche che una frazione significativa dei loro sistemi planetari ha subito un passato molto dinamico, a differenza del nostro sistema solare.
Infine, il nostro studio apre la possibilità di utilizzare l'analisi chimica per identificare stelle che hanno maggiori probabilità di ospitare veri analoghi del nostro calmo sistema solare.
Ci sono milioni di stelle relativamente vicine simili al Sole. Senza un metodo per identificare i bersagli più promettenti, la ricerca di Terra 2.0 sarà come la ricerca del proverbiale ago in un pagliaio.
Scritto da Lorenzo Spina, Postdoctoral Research Fellow, Istituto Nazionale di Astrofisica, ed ex Research Fellow, Monash University.
Questo articolo è stato pubblicato per la prima volta in The Conversation.
Riferimento: "Prove chimiche per l'ingestione planetaria in un quarto di stelle simili al sole" di Lorenzo Spina, Parth Sharma, Jorge Meléndez, Megan Bedell, Andrew R. Casey, Marília Carlos, Elena Franciosini e Antonella Vallenari, 30 agosto 2021, Astronomia naturale.
DOI: 10.1038/s41550-021-01451-8
