Un volo stellare di 3 milioni di anni fa può aiutare a capire la forma del nostro sistema solare

Aspetti insoliti del nostro sistema solare - inclusa la presenza di un possibile Pianeta 9 lontano dal Sole - possono essere il risultato dell'approccio ravvicinato di un'altra stella durante la sua infanzia.

Altri aspetti del sistema solare - come una nuvola avvolgente di comete e le strane orbite dei pianeti nani - possono anche essere il risultato della stretta interazione che getta cose helter-skelter.

La domanda è; tali sorvoli stellari sono in grado di far cadere pianeti, comete e asteroidi e di alterare interi sistemi planetari?

La stella binaria HD 106906 ospita un misterioso disco asimmetrico di polvere cometaria e un gigantesco esopianeta HD 106906 b che si trova molto lontano sia dal binario che dal disco. I voli ravvicinati di altre stelle avrebbero potuto turbare gravitazionalmente il pianeta e i ricercatori hanno scoperto che le due stelle luminose in alto a destra sono passate vicino all'HD 106906 circa 3 Myr anni fa. (Paul Kalas, UC Berkeley)

Gli astronomi della UC Berkeley e della Stanford University pensano di aver trovato prove di una risposta a questa domanda in un sistema binario distante di cui discutono in un nuovo articolo pubblicato su The Astronomical Journal.

Nel sistema in questione - HD 106906 situato a circa 300 anni luce dalla Terra nella direzione della costellazione Crux - un pianeta in orbita attorno a una giovane stella binaria potrebbe essere stato disturbato da un'altra coppia di stelle che pattinava troppo vicino al sistema tra 2 e 3 milioni di anni fa, poco dopo il pianeta si formò da un disco vorticoso di polvere e gas.

Se confermato, questo rafforza gli argomenti secondo cui i mancati stellari vicini aiutano a scolpire i sistemi planetari e possono determinare se ospitano o meno pianeti con orbite stabili.

Paul Kalas, professore aggiunto di astronomia dell'UC Berkeley, afferma: “Uno dei misteri derivanti dallo studio degli esopianeti è che vediamo sistemi in cui i pianeti sono disallineati, anche se sono nati in un disco piatto e circolare.

"Forse uno tsunami cosmico ha colpito questi sistemi e riorganizzato tutto su di loro, ma non abbiamo avuto prove. Il nostro documento fornisce rare prove osservative per uno di questi voli che influenzano delicatamente uno dei sistemi planetari della galassia. "

Gli astronomi sono già alla ricerca di un sorvolo stellare nel passato del nostro sistema solare, ma da quando probabilmente è successo 4,6 miliardi di anni fa, la maggior parte delle prove è diventata fredda. Il sistema stellare che gli astronomi hanno studiato, identificato solo dal numero HD 106906 e situato a circa 300 anni luce dalla Terra in direzione della costellazione di Crux, è molto giovane, solo circa 15 milioni di anni.

Le stelle di passaggio potrebbero aver influenzato il nostro giovane sistema solare, spiegando le orbite distanti delle comete nella nuvola di Oort, oggetti della Cintura di Kuiper come Sedna e l'ipotetico Pianeta Nove. Un nuovo studio pubblicato dagli astronomi Robert De Rosa e Paul Kalas presenta la scoperta di due stelle che volarono sulla stella binaria HD 106906, spiegando forse perché il suo distante pianeta gigante di gas HD 106906 b rimane in un'orbita stabile invece di diventare un oggetto interstellare come come 'Oumuamua (Paul Kalas, UC Berkeley)

Fly-by stellare, stelle canaglia e pianeti nomadi

Kalas - che studia i giovani sistemi planetari di recente formazione per cercare di capire cosa è successo nei primi anni del nostro sistema solare - si è concentrato per la prima volta su HD 106906 nel 2015 dopo che è stato scoperto che aveva un enorme pianeta in un'orbita molto insolita.

Il pianeta, soprannominato HD 106906 b, ha una massa di circa 11 volte quella di Giove, e orbita attorno all'HD 106906 - recentemente rivelato essere una stella binaria - in un'orbita 738 volte più ampia della Terra e inclinata di circa 21 gradi dal piano del disco che contiene tutto l'altro materiale attorno alla stella.

Kalas ha usato sia il Gemini Planet Imager sul Gemini Telescope nelle Ande cilene sia il Hubble Space Telescope per guardare più da vicino HD 106906 e ha scoperto che la stella ha anche una cintura a comete sbilenco. La strana orbita del pianeta e il fatto che il disco di polvere stesso sia asimmetrico indicavano che qualcosa aveva distrutto il giovane sistema.

Il Gemini Planet Imager sul telescopio Gemini Sud. Nella foto, GPI comprende i tre componenti scatolari attaccati al telescopio e sospesi più vicini al piano dell'osservatorio. Altri componenti a forma di scatola sul telescopio sono altri strumenti. (Manuel Paredes / Osservatorio Gemelli / AURA)

Kalas e i suoi colleghi - tra cui Robert De Rosa, ex postdoc di UC Berkeley e ora ricercatore presso il Kavli Institute di Stanford per l'astrofisica e la cosmologia delle particelle - hanno proposto che il pianeta fosse stato espulso dal suo sistema solare per interazioni con un altro ancora pianeta invisibile nel sistema o da una stella che passa.

Kalas e De Rosa ora credono che entrambi siano accaduti: il pianeta è stato lanciato in un'orbita eccentrica quando si è avvicinato pericolosamente alla stella binaria centrale, uno scenario proposto nel 2017 dalla teorica Laetitia Rodet e dai suoi collaboratori dell'Osservatorio di Grenoble in Francia.

Ripetuti calci gravitazionali dal binario avrebbero rapidamente espulso il pianeta nello spazio interstellare, ma le stelle di passaggio hanno salvato il pianeta spingendo la sua orbita a una distanza più sicura dal binario.

L'osservatorio spaziale di Gaia ha fornito loro i dati di cui avevano bisogno per testare le loro ipotesi. Gaia, lanciato nel 2012 dall'Agenzia spaziale europea, raccoglie misurazioni precise di distanza, posizione e movimento per 1,3 miliardi di stelle nella Via Lattea, un catalogo 10.000 volte più grande del predecessore di Gaia, Hipparcos.

Kalas e De Rosa hanno raccolto informazioni su Gaia su 461 stelle nello stesso ammasso dell'HD 106906 e hanno calcolato le loro posizioni all'indietro nel tempo - invertendo l'orologio cosmico, per così dire - e hanno scoperto che un altro sistema binario di stelle potrebbe essersi avvicinato abbastanza vicino 3 milioni di anni fa per alterare il sistema planetario.

Rappresentazione di un artista del telescopio spaziale Gaia (ESA)

Kalas dice: “Quello che abbiamo fatto qui è in realtà trovare le stelle che avrebbero potuto dare all'HD 106906 b il calcio gravitazionale extra, un secondo calcio in modo che diventasse longevo, proprio come un ipotetico Pianeta Nove sarebbe nel nostro sistema solare. ”

Hanno anche scoperto che la stella binaria è entrata su una traiettoria che si trovava a circa 5 gradi dal disco del sistema, rendendo ancora più probabile che l'incontro abbia avuto un impatto forte e duraturo su HD 106906.

Tali doppi calci possono essere importanti per stabilizzare pianeti, asteroidi e comete attorno alle stelle. Come spiega Kalas: “Studiare il sistema planetario HD 106906 è come tornare indietro nel tempo per osservare la nuvola di comete Oort formarsi attorno alla nostra giovane stella.

“I nostri pianeti giganti hanno calciato gravitazionalmente innumerevoli comete verso l'esterno su grandi distanze. Molti furono espulsi completamente, diventando oggetti interstellari come Oumuamua, ma altri furono influenzati dal passaggio di stelle. Quel secondo calcio di un flyby stellare può staccare l'orbita di una cometa da ogni ulteriore incontro con i pianeti, salvandolo dalla prospettiva di espulsione. Questa catena di eventi ha conservato il materiale più primitivo del sistema solare in un congelamento profondo lontano dal sole per miliardi di anni. "

Kalas - che spera che osservazioni future, come un catalogo aggiornato di misurazioni di Gaia, chiariranno il significato del flyby su HD 106906 - afferma: “Abbiamo iniziato con 461 sospetti e ne abbiamo scoperti due che erano sulla scena del crimine.

"Il loro esatto ruolo verrà rivelato man mano che raccoglieremo ulteriori prove."

Ricerca originale: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab0109/meta

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Originariamente pubblicato su sciscomedia.co.uk il 1 marzo 2019.