I segreti delle stelle che mangiano i loro pianeti

Il sole ha nutrito la vita sulla terra, ma non sarà ospitale per sempre. Cinque miliardi di anni nel futuro, la stella del nostro sistema solare crescerà così massiccia che Mercurio, Venere e forse la Terra saranno inghiottiti interi.

Può sembrare una fine vergognosa per la nostra amata casa. Ma gli scienziati ritengono che questo processo di “immersione del pianeta”, in cui le stelle divorano i loro pianeti, sia comune nel ciclo di vita dei sistemi stellari.

I ricercatori le chiamano “stelle cannibali” (sebbene siano pianeti che le mangiano, non altre stelle) e potrebbero spiegare misteri nell’astronomia, strane formazioni orbitali e luce stellare inquinata che hanno sconcertato gli scienziati per anni. Ma c’è un’attrazione più basilare: lo studio delle rondini planetarie può aiutarci a capire il destino a lungo termine della Terra e fornire indizi nella ricerca della vita extraterrestre. Cosa potrebbe esserci di più umano che prevedere la fine del mondo e pensare se siamo soli nell’universo?

ha detto Ricardo Yarza, uno studente laureato in astronomia presso l’Università della California, a Santa Cruz, che studia le rondini planetarie. “È sempre interessante immaginare una civiltà che se ne rende conto, come noi, e si rende conto che a un certo punto devi uscire di casa”.

Le stelle sono disponibili in molte varietà tra cui nane e brillanti iperganti. L’aspettativa di vita e l’eventuale destino di una stella – e quindi di qualsiasi pianeta in orbita attorno ad essa – è correlato alla sua massa: le nane rosse possono vivere per trilioni di anni, mentre le stelle massicce esplodono nel giro di pochi milioni.

Stelle grandi come il sole Iniziano un rituale di morte quando esauriscono l’idrogeno, facendo espandere i loro confini centinaia di volte. Durante la fase della “gigante rossa”, molte stelle divorano i loro pianeti profondi prima di esaurire il carburante rimanente.

Le giganti rosse, scoperte circa un secolo fa, a volte compaiono nei racconti di fantascienza come sfondi inquietanti Per civiltà condannate o visioni del nostro sistema solare il lontano futuro. Sebbene abbiamo spesso immaginato l’apocalisse strisciante delle stelle avanzate, l’effettivo processo di deglutizione planetaria rimane avvolto nel mistero.

come tale Già nel 1967Ad esempio, gli astronomi hanno pensato che il “destino ultimo della materia planetaria” fosse inghiottito dalle stelle. Ma potevano solo speculare, in parte perché gli scienziati non sono stati in grado di confermare che i pianeti orbitassero attorno ad altre stelle fino agli anni ’90.

da allora, Gli incredibili 5000 esopianeti È stato rilevato da missioni come Osservatorio spaziale Kepler della NASA, inaugurando una nuova comprensione della miriade di modi in cui i sistemi stellari si evolvono e come alla fine muoiono. La prossima generazione di osservatori sulla Terra e oltre, compresi i nuovi osservatori operativi Telescopio spaziale James Webbillustrerà questi mondi con dettagli senza precedenti, facendo luce sulle possibilità di ospitare la vita.

La semplice abbondanza di esopianeti conosciuti, specialmente quelli in orbite strette, suggerisce che la vita di molti mondi finirebbe nello stomaco delle loro stelle ospiti. Ma ci sono molte lacune nelle conoscenze degli astronomi perché è difficile catturare le stelle mentre divorano i pianeti. Anche la creazione di modelli per inghiottire gli eventi è difficile, in parte a causa dell’estrema disparità tra le dimensioni delle stelle e i loro pasti planetari.

disse il signor Yarza, che lo presentò nuova ricerca A questo proposito prima dell’American Astronomical Society a giugno. “Cosa succede ai pianeti che ingoiano?” Alcuni di loro sopravvivono? Saranno tutti distrutti? Cosa succede alla stella a seguito dell’ingestione? “

Per implementare alcuni di questi scenari, Yarza e colleghi hanno modellato pianeti inghiottiti più grandi di Giove nel loro studio, che sono stati Inviato all’Astrophysical Journal. Per tenere conto delle discrepanze nelle dimensioni di stelle e pianeti, i ricercatori hanno sviluppato un approccio che si è stabilito nella regione esterna gassosa della stella, dove i pianeti inghiottono per la prima volta.

I risultati suggeriscono che le stelle con pianeti massicci a volte possono rosicchiare più di quanto possano masticare, con gravi conseguenze per entrambi i corpi. Mentre i mondi delle dimensioni della Terra li divorano senza clamore, pianeti molto più grandi di Giove possono accogliere alcune stelle all’interno.

Immagina uno di questi pianeti Uber dove è stato finalmente superato dai margini della stella su cui ha impresso per miliardi di anni. I gas turbinano in vortici dove incontrano i corpi. Mentre il potente scienziato scende all’inferno, trasferisce il suo slancio alla stella. Le instabilità che derivano da questo scambio possono rendere la stella così nascosta da scagliare la sua atmosfera stellare nello spazio e poi collassare in una nana bianca morta.

Questa sequenza potrebbe spiegare le osservazioni “confuse” di Pianeti in orbite ravvicinate Il signor Yarza ha detto delle nane bianche. Non è chiaro come questi mondi siano sopravvissuti alla morte delle loro stelle. Nuovi modelli suggeriscono la risposta: un pianeta gigante che sta affondando, dopo aver stimolato l’espulsione degli strati esterni della stella, potrebbe essere spinto in una nuova orbita più stretta in modo da non essere completamente bruciato.

Diventa ancora più strano: alcuni pianeti giganti che rilasciano scintille che uccidono le stelle possono anche creare nuovi mondi in esistenza mentre vengono amplificati in una fornace stellare. “Puoi avere un pianeta che inghiotte, e poi espelle del materiale, e quel materiale può formare un disco attorno alla stella formando un nuovo pianeta”, ha detto Yarza, descrivendo il nuovo pianeta come “risorgendo dalle ceneri”. Ha aggiunto: “Hai un pianeta che viene distrutto, ma fa abbastanza nella stella che ne esce un nuovo pianeta”.

Altre osservazioni stravaganti includono una versione stellare dell’adagio “sei quello che mangi”: le stelle diventano ricche di elementi planetari come il litio, consentendo agli astronomi di identificare le stelle cannibali dalle impronte chimiche impresse nella loro luce.

ha detto Melinda Soares Furtado, una borsista post-dottorato della NASA presso l’Università del Wisconsin-Madison e coautrice di un libro di studio. “Ma le firme che rimangono possono essere osservate per molto più tempo, anche miliardi di anni”.

I sistemi a due stelle, noti come diodi, sono ambienti ideali per cercare prove di ingestione improvvisa. Le stelle doppie di solito nascono insieme dalla stessa nuvola di gas e polvere, il che le rende chimicamente identiche. Ma circa dal 25% al ​​30% delle stelle simili al sole nelle binarie hanno segnali anomali che sono “una fonte di tensione tra teoria e osservazioni”, Secondo uno studio del 2021 Pubblicato in Astronomia della natura.

Lorenzo Spina, astrofisico dell’Osservatorio Astronomico di Padova in Italia e autore di quello studio, ritiene che queste differenze chimiche potrebbero rivelare i resti di mondi disincarnati. Sebbene non sia chiaro con quale frequenza i pianeti sperimentino questa apocalisse – una rotta di collisione con una stella – potrebbe essere un fattore importante nella valutazione della potenziale abitabilità di altri sistemi.

“Non vogliamo questa situazione quando stiamo cercando un sistema planetario che possa ospitare la vita”, ha detto il dottor Spina. “Vogliamo trovare stelle che ospitino sistemi planetari “noiosi”, diciamo, come il nostro sistema planetario, che sappiamo non è cambiato molto in passato”.

D’altra parte, le eccentricità e le miscele di mondi nelle stelle durante l’ingestione possono aprire una rara finestra sui componenti interni degli esopianeti.

“Sarebbe fantastico perché la composizione chimica del pianeta è davvero importante per la prosperità della vita, ovviamente”, ha affermato il dottor Spina.

Quando si pensa a queste epiche rondini, è difficile non chiedersi se qualche civiltà extraterrestre sia stata gettata senza tante cerimonie nelle loro stelle o costretta a migrare nelle profondità dei loro sistemi stellari, spostandosi in mondi appena abitabili con il calore delle giganti rosse in avanzamento. Entro cinque miliardi di anni, i mondi esterni ghiacciati del nostro sistema solare potrebbero essere alimentati dal sole, anche quando i suoi pianeti interni saranno consumati.

Il dottor Soares Furtado ha detto che l’ingestione è “il destino di Mercurio e Venere nel nostro sistema solare, se acceleri l’orologio e guardi cosa succede al sole”. “Hai Giove, Saturno e Urano tutti seduti in una bella zona abitabile” tutto in una volta, ha aggiunto.

Con i nuovi telescopi, ha detto, gli scienziati avranno “più scorci di quelle fasi successive”.