Några av de märkliga aspekterna av vårt solsystem – ett omslutande moln av kometer, dvärgplaneter i konstiga banor och, om det verkligen existerar, en möjlig planet nio långt ifrån solen – har kopplats till när en annan stjärna närmar sig i vårt systems barndom kastade saker och ting i helvetter.

Men är stjärnflyg förbi verkligen kapabla att slå planeter, kometer och asteroider snett, omforma hela planetsystem?

Astronomer från UC Berkeley och Stanford University tror att de nu har hittat en rykande pistol.

En planet som kretsar kring en ung dubbelstjärna kan ha blivit störd av ett annat par stjärnor som åkte för nära systemet för mellan 2 och 3 miljoner år sedan, strax efter att planeten bildades av en virvlande skiva av damm och gas.

Om det bekräftas, detta stärker argumenten att nära stjärnmissar hjälper till att skulptera planetsystem och kan avgöra om de hyser planeter med stabila banor eller inte.

"Ett av mysterierna som uppstår från studiet av exoplaneter är att vi ser system där planeterna är felinriktade, även om de är födda i en lägenhet, cirkulär skiva, sa Paul Kalas, en UC Berkeley adjungerad professor i astronomi. "Kanske en kosmisk tsunami träffade dessa system och ordnade om allt om dem, men vi har inga bevis. Vår artikel ger sällsynta observationsbevis för att en av dessa förbiflygningar försiktigt påverkar ett av planetsystemen i galaxen."

Astronomer letar redan efter en stjärnflyg i vårt solsystems förflutna, men eftersom det troligen hände för 4,6 miljarder år sedan, de flesta bevis har blivit kalla. Stjärnsystemet som astronomerna studerade, identifieras endast med siffran HD 106906 och ligger cirka 300 ljusår från jorden i riktning mot stjärnbilden Crux, är väldigt ung, bara cirka 15 miljoner år gammal.

Kalas och Robert De Rosa, en tidigare postdoc vid UC Berkeley som nu är forskare vid Stanfords Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, beskriva sina resultat i ett dokument som godkänts för publicering i Astronomisk tidskrift och nu tillgänglig online.

Rogue stjärnor

Kalas, som studerar ung, nybildade planetsystem för att försöka förstå vad som hände under de första åren av vårt eget solsystem, fokuserade först på HD 106906 2015 efter att den visade sig ha en massiv planet i en mycket ovanlig omloppsbana. Planeten, dubbad HD 106906 b, har en massa på cirka 11 Jupiters, och den kretsar runt HD 106906 – som nyligen visade sig vara en dubbelstjärna – i en omloppsbana som tippas cirka 21 grader från skivans plan som innehåller allt annat material runt stjärnan. Dess nuvarande plats är minst 738 gånger längre från sin stjärna än jorden är från solen, eller ungefär 18 gånger längre från sin stjärna än Pluto är från solen.

Kalas använde både Gemini Planet Imager på Gemini-teleskopet i de chilenska Anderna och Hubble-rymdteleskopet för att titta närmare på HD 106906 och upptäckte att stjärnan har ett skevt kometbälte, också. Planetens märkliga bana och det faktum att själva dammskivan är asymmetrisk tydde på att något hade stört det unga systemet.

Kalas och hans kollegor, inklusive De Rosa, föreslog att planeten hade sparkats ut ur sitt solsystem genom interaktioner med en annan ännu osynlig planet i systemet eller av en passerande stjärna. Kalas och De Rosa tror nu att båda hände:planeten sparkades in i en excentrisk bana när den kom farligt nära den centrala dubbelstjärnan, ett scenario som föreslogs 2017 av teoretikern Laetitia Rodet och hennes medarbetare från Grenoble-observatoriet i Frankrike. Upprepade gravitationssparkar från binären skulle snabbt ha kastat ut planeten i det interstellära rymden, men de passerande stjärnorna räddade planeten genom att knuffa dess bana till ett säkrare avstånd från binären.

Gaias rymdobservatorium gav dem de data de behövde för att testa sin hypotes. Gaia, lanserades 2012 av European Space Agency, samlar in exakta mätningar av avstånd, position och rörelse för 1,3 miljarder stjärnor i Vintergatans galax, en katalog 10, 000 gånger större än Gaias föregångare, Hipparcos.

Kalas och De Rosa samlade Gaia-information om 461 stjärnor i samma kluster som HD 106906 och beräknade deras positioner bakåt i tiden – vände om den kosmiska klockan, så att säga – och upptäckte att ett annat binärt stjärnsystem kan ha närmat sig tillräckligt nära 3 miljoner år sedan för att förändra planetsystemet.

"Vad vi har gjort här är faktiskt att hitta stjärnorna som kunde ha gett HD 106906 b den extra gravitationskicken, en andra spark så att den blev långlivad, precis som en hypotetisk planet nio skulle vara i vårt solsystem, sa Kalas.

De fann också att binärstjärnan kom in på en bana som var inom cirka 5 grader från systemets skiva, vilket gör det ännu mer sannolikt att mötet hade en stark och bestående inverkan på HD 106906.

Sådana dubbla sparkar kan vara viktiga för att stabilisera planeter, asteroider och kometer runt stjärnor, sa Kalas.

"Att studera planetsystemet HD 106906 är som att gå tillbaka i tiden för att se Oort-molnet av kometer som bildas runt vår unga sol, " sade han. "Våra egna jätteplaneter sparkade gravitationsmässigt otaliga kometer utåt till stora avstånd. Många kastades ut helt, blir interstellära objekt som ?Oumuamua, men andra påverkades av passerande stjärnor. Den andra sparken från en förbiflygning kan frigöra en komets bana från alla ytterligare möten med planeterna, rädda den från utsikten att kastas ut. Denna kedja av händelser bevarade det mest primitiva solsystemets material i en djupfrysning långt från solen i miljarder år."

Kalas hoppas att framtida observationer, till exempel en uppdaterad katalog över Gaia-mätningar, kommer att klargöra betydelsen av förbiflygningen på HD 106906.

"Vi började med 461 misstänkta och upptäckte två som var på brottsplatsen, "Sade han. "Deras exakta roll kommer att avslöjas när vi samlar in mer bevis."