Le stelle che invecchiano potrebbero distruggere i loro pianeti più vicini

Una nuova ricerca mostra che le stelle che invecchiano potrebbero distruggere i pianeti giganti che orbitano più vicino a loro, offrendo uno sguardo sul possibile destino di Giove e Saturno nel nostro sistema solare.

Una volta che le stelle come il Sole esauriscono l’idrogeno, si raffreddano e si espandono fino a diventare giganti rosse. Nel caso del Sole questo accadrà in circa cinque miliardi di anni.

Nel nuovo studio, pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, i ricercatori hanno esaminato quasi mezzo milione di stelle che erano appena entrate in questa fase di “post-sequenza principale” della loro vita.

Il team di astronomi dell’University College London (UCL) e dell’Università di Warwick ha identificato 130 pianeti e candidati pianeti (cioè, che devono ancora essere confermati), inclusi 33 precedentemente sconosciuti, in orbita attorno a queste stelle.

Hanno scoperto che era meno probabile che tali pianeti si trovassero attorno a stelle che si erano espanse e raffreddate abbastanza da essere classificate come giganti rosse (cioè che erano più avanti nella loro evoluzione post-sequenza principale), suggerendo che molti di questi pianeti potrebbero essere già stati distrutti.

L’autore principale, il dottor Edward Bryant, del Mullard Space Science Laboratory dell’UCL e dell’Università di Warwick, ha dichiarato: “Questa è una forte prova che quando le stelle si evolvono dalla loro sequenza principale, possono rapidamente causare la spirale dei pianeti e la loro distruzione. Questo è stato oggetto di dibattito e teoria per un po’ di tempo, ma ora possiamo vedere direttamente l’impatto di questo e misurarlo a livello di una grande popolazione di stelle.

“Ci aspettavamo di vedere questo effetto, ma siamo rimasti sorpresi da quanto queste stelle sembrino essere efficienti nell’inghiottire i loro pianeti vicini.

“Pensiamo che la distruzione avvenga a causa del tiro alla fune gravitazionale tra il pianeta e la stella, chiamato interazione mareale. Man mano che la stella si evolve e si espande, questa interazione diventa più forte.

“Proprio come la Luna attira gli oceani della Terra per creare le maree, il pianeta attira la stella. Queste interazioni rallentano il pianeta e causano la riduzione della sua orbita, facendolo girare a spirale verso l’interno fino a quando non si rompe o cade nella stella”.

Il co-autore Vincent Van Eylen, del Mullard Space Science Laboratory dell’UCL, ha dichiarato: “In pochi miliardi di anni, il nostro Sole si allargherà e diventerà una gigante rossa. Quando ciò accadrà, i pianeti del sistema solare sopravviveranno? Stiamo scoprendo che in alcuni casi i pianeti non lo fanno.

“La Terra è certamente più sicura dei pianeti giganti nel nostro studio, che sono molto più vicini alla loro stella. Ma abbiamo esaminato solo la prima parte della fase post-sequenza principale, il primo uno o due milioni di anni di essa: le stelle hanno ancora molta evoluzione da fare.

“A differenza dei pianeti giganti mancanti nel nostro studio, la Terra stessa potrebbe sopravvivere alla fase di gigante rossa del Sole. Ma la vita sulla Terra probabilmente non lo farebbe”.

Per il loro studio, i ricercatori hanno utilizzato i dati del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA.

Hanno usato un algoritmo informatico per cercare i ripetuti cali di luminosità che indicano che un pianeta orbitante sta passando davanti alla stella, concentrandosi sui pianeti giganti con brevi periodi orbitali (cioè, che non hanno impiegato più di 12 giorni per orbitare intorno alla loro stella).

Il team ha iniziato con più di 15.000 possibili segnali e ha applicato test rigorosi per escludere falsi segnali, riducendo infine questo numero a 130 pianeti e pianeti candidati.

Di questi, 48 erano già noti, 49 erano già stati identificati come candidati pianeti (cioè, devono ancora essere confermati) e 33 erano nuovi candidati rilevati per la prima volta.

Il team ha scoperto che più avanzata è l’evoluzione di una stella, meno è probabile che ospiti un pianeta gigante nelle vicinanze.

Il tasso complessivo di occorrenza di tali pianeti è stato misurato ad appena lo 0,28%, con le stelle più giovani dopo la sequenza principale che mostrano un tasso più alto (0,35%) simile a quello delle stelle della sequenza principale, e le stelle più evolute, che si sono raffreddate e gonfiate abbastanza da essere classificate come giganti rosse, che sono scese allo 0,11%. (Per questa analisi, i ricercatori hanno escluso i 12 pianeti più piccoli dei 130 identificati.)

Dai dati di TESS, i ricercatori possono stimare le dimensioni (raggio) di questi possibili pianeti.

Per confermarli come pianeti piuttosto che come candidati pianeti, gli astronomi devono escludere la possibilità che questi corpi siano stelle di piccola massa o nane brune (“stelle fallite” la cui pressione del nucleo non è abbastanza alta per avviare la fusione nucleare) calcolando la loro massa.

Questo può essere fatto misurando con precisione i movimenti delle loro stelle ospiti e deducendo l’attrazione gravitazionale dei pianeti (e quindi la loro massa) dalle oscillazioni in questi movimenti.

Il dottor Bryant ha aggiunto: “Una volta che avremo le masse di questi pianeti, questo ci aiuterà a capire esattamente cosa sta causando la spirale e la distruzione di questi pianeti”.

Immagine: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick/M. Zamani

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