Koliko su stabilni planetarni sistemi? Da li će Zemlja i njenih sedam braće i sestara uvek nastaviti svojim stalnim nebeskim putevima, ili bismo jednog dana mogli biti nasumično izbačeni iz našeg kosmičkog doma?
Fizičari razumeju pravila koja upravljaju orbitama dva nebeska tela, ali čim se doda treće (a kamoli četvrto, peto ili stoto), dinamika postaje daleko složenija. Pojavljuju se nepredvidive nestabilnosti, u kojima objekat može biti nasumično izbačen u svemir ili pasti u svoju zvezdu domaćina.
Takozvani „problem tri tela“ vekovima je mučio naučnike (i u novije vreme predstavlja pretpostavku serije bestselera naučnofantastičnih romana i nove Netfliks adaptacije). Jedna od prepreka za razumevanje je to što znamo relativno malo o tome koliko je uobičajeno da se pojave takve katastrofalne nestabilnosti.
U novoj studiji objavljenoj u časopisu Nature, mi i naše kolege bacili smo malo svetla na ovo pitanje. U istraživanju obližnjih zvezda, otkrili smo da je čak jedna od desetak parova zvezda možda progutala planetu, verovatno zato što je planeta razvila „kolebanje“ u svojoj orbiti i pala u zvezdu.
Naša studija je otkrila da najmanje 8% parova zvezda u našem uzorku pokazuje hemijske anomalije koje ukazuju da je jedna zvezda progutala planetarni materijal koji je nekada kružio oko nje.
Da bismo otkrili ovaj suptilni signal, morali smo da isključimo druga moguća objašnjenja za ove hemijske obrasce. Zato smo se fokusirali na „zvezde bliznakinje“, za koje se zna da su rođene u isto vreme iz iste mešavine materijala.
Ovaj pristup može eliminisati zbunjujuće faktore, na isti način na koji se studije blizanaca ponekad koriste u sociološkim ili medicinskim istraživanjima.
Rezultat dolazi iz istraživanja zvezda blizanaca po imenu C3PO koje je jedan od autora (Ting) pokrenuo u SAD, a Liu i drugi su se kasnije pridružili.
Naš tim je prikupio izuzetan uzorak spektroskopskih podataka iz 91 para zvezda blizanaca – mnogo puta veći od sličnih studija sprovedenih u prošlosti.
Otkrili smo da se neke zvezde razlikuju od svojih blizanaca, pokazujući jasan hemijski obrazac sa većim količinama određenih elemenata poput gvožđa, nikla i titanijuma u poređenju sa drugim kao što su ugljenik i kiseonik. Ove razlike ukazuju na jak dokaz da je zvezda progutala planetu.
Ako zvezda domaćin proguta jednog ili više članova planetarnog sistema, to sugeriše da je došlo do neke nestabilnosti u dinamici sistema.
Simulacije sugerišu da bi takva nestabilnost mogla biti uobičajena u ranom životu planetarnog sistema – prvih 100 miliona godina ili tako nešto. Međutim, bilo kakvi tragovi planeta koji su zahvaćeni tokom ovog ranog perioda bili bi nevidljivi u zvezdama koje smo posmatrali, a koje su stare milijarde godina.
Ovo sugeriše da su hemijske anomalije koje smo videli uzrokovane skorijim nestabilnostima, što je dovelo do toga da zvezde troše neke planete ili planetarni materijal.
Ovo otkriće nije sasvim neočekivano. Teoretičari koji proučavaju planetarnu dinamiku, uključujući našeg koautora Bertrama Bitcha, primetili su da je poznato da su mnogi planetarni sistemi nestabilni, posebno među sistemima sa vrstom planete koja se naziva „super-Zemlja“ – nešto veće planete od Zemlje, ali daleko manje nego divovi poput Jupitera .
Sistemi uključujući planetu super-Zemlju mogu biti posebno nestabilni. Gravitaciono navlačenje konopa između zvezde domaćina i njenih masivnih planeta moglo bi da stvori nestabilnost.
Naša studija nas podstiče da preispitamo svoje mesto u univerzumu. Iako stabilnost našeg Sunčevog sistema uzimamo zdravo za gotovo, to možda nije normalno u celom kosmosu.
Naša studija ne sugeriše da ćemo verovatno videti takve nestabilnosti u našem sopstvenom Sunčevom sistemu. Međutim, čak i sa našim novim rezultatima, važno je prepoznati da se progutavanje planete i nestabilnost i dalje dešavaju samo u manjini slučajeva.
Nadamo se da će naša studija inspirisati više ljudi da proučavaju planetarne sisteme i njihov odnos sa zvezdama domaćinima. Naše razumevanje dinamike sistema sa više tela je još uvek veoma nepotpuno.
Dok nastavljamo da istražujemo misterije kosmosa, ovakve studije nas podsećaju na delikatnu ravnotežu koja omogućava da život napreduje na Zemlji i na potencijalnu krhkost našeg kosmičkog doma.
