Planet kannibalisme er almindeligt, siger kosmisk tvillingeundersøgelse

Hvor stabile er planetsystemer? Vil Jorden og dens syv søskende altid fortsætte i deres faste himmelske stier, eller kan vi en dag blive tilfældigt slynget ud af vores kosmiske hjem?

Fysikere forstår de regler, der styrer to himmellegemers kredsløb, men så snart en tredje tilføjes (endsige en fjerde, femte eller hundrededel) bliver dynamikken langt mere kompleks. Der opstår uforudsigelige ustabiliteter, hvor et objekt kan blive tilfældigt slynget ud i rummet eller falde ned i dets værtsstjerne.

Det såkaldte "tre-krop-problem" har bekymret videnskabsmænd i århundreder (og på det seneste danner præmissen for en bestseller-serie af science fiction-romaner og en ny Netflix-tilpasning). En hindring for at forstå det har været, at vi ved relativt lidt om, hvor almindeligt det er, at sådanne katastrofale ustabiliteter opstår.

I en ny undersøgelse offentliggjort i Nature har vi og vores kolleger kastet lidt lys over dette spørgsmål. I en undersøgelse af nærliggende stjerner fandt vi, at så mange som et ud af et dusin par stjerner kan have fortæret en planet, sandsynligvis fordi planeten udviklede en "slingre" i sin bane og faldt ind i stjernen.

Studer tvillinger

Vores undersøgelse fandt, at mindst 8 % af par af stjerner i vores prøve viser kemiske anomalier, der indikerer, at en stjerne havde opslugt planetarisk materiale, der engang kredsede om den.

For at opdage dette subtile signal var vi nødt til at udelukke andre mulige forklaringer på disse kemiske mønstre. Så vi fokuserede på "tvillingstjerner", kendt for at være født på samme tid fra den samme blanding af materialer.

Denne tilgang kan eliminere forstyrrende faktorer, på samme måde som undersøgelser af tvillinger nogle gange bruges i sociologisk eller medicinsk forskning.

Resultatet kommer fra en undersøgelse af tvillingestjerner ved navn C3PO, som en af ​​forfatterne (Ting) iværksatte i USA, og som Liu og andre senere sluttede sig til.

Vores team indsamlede en udsøgt prøve af spektroskopiske data fra 91 par tvillingestjerner - mange gange større end lignende undersøgelser udført i fortiden.

Vi fandt ud af, at nogle stjerner adskilte sig fra deres tvillinger, idet de viste et tydeligt kemisk mønster med højere mængder af visse grundstoffer som jern, nikkel og titanium sammenlignet med andre såsom kulstof og ilt. Disse forskelle indikerer stærke beviser for, at stjernen har indtaget en planet.

Ustabiliteter kan være uventet almindelige

Hvis en værtsstjerne opsluger et eller flere medlemmer af et planetsystem, tyder det på, at der må være opstået en vis ustabilitet i systemets dynamik.

Simuleringer tyder på, at sådan ustabilitet kan være almindelig i det tidlige liv af et planetarisk system - de første 100 millioner år eller deromkring. Imidlertid ville ethvert spor af planeter opslugt i denne tidlige periode være uopdagelige i de stjerner, vi observerede, som er milliarder af år gamle.

Dette tyder på, at de kemiske anomalier, vi så, var forårsaget af nyere ustabilitet, hvilket fik stjernerne til at forbruge nogle planeter eller planetarisk materiale.

Denne afsløring er ikke helt uventet. Teoretikere, der studerer planetarisk dynamik, inklusive vores medforfatter Bertram Bitsch, har bemærket, at mange planetsystemer er kendt for at være ustabile, især blandt systemer med en slags planet kaldet en "superjord" - noget større planeter end Jorden, men langt mindre end kæmper som Jupiter.

Systemer inklusive en superjordplanet kan være særligt ustabile. Den gravitationelle tovtrækkeri mellem værtsstjernen og dens massive planeter kan skabe ustabilitet.

En delikat balance

Vores undersøgelse opmuntrer os til at genoverveje vores plads i universet. Selvom vi tager stabilitet for givet i vores solsystem, er dette muligvis ikke normalt i hele kosmos.

Vores undersøgelse tyder ikke på, at vi sandsynligvis vil se sådanne ustabiliteter i vores eget solsystem. Selv med vores nye resultater er det dog vigtigt at erkende, at planetopslukning og ustabilitet stadig kun forekommer i et mindretal af tilfældene.

Vi håber, at vores undersøgelse vil inspirere flere mennesker til at studere planetsystemer og deres forhold til deres værtsstjerner. Vores forståelse af dynamikken i systemer med flere krop er stadig meget ufuldstændig.

Mens vi fortsætter med at udforske kosmos mysterier, minder undersøgelser som denne os om den sarte balance, der gør det muligt for livet at trives på Jorden og den potentielle skrøbelighed i vores kosmiske hjem.

Flere oplysninger: Fan Liu et al., Mindst én ud af et dusin stjerner viser tegn på planetarisk indtagelse, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07091-y

Journaloplysninger: Natur

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.