Fyra planeter låsta i en perfekt rytm runt en närliggande stjärna är avsedda att bli flipperspelade runt deras solsystem när deras sol så småningom dör, enligt en ny studie som tittar in i dess framtid.

Astronomer har modellerat hur förändringen av gravitationskrafterna i systemet som ett resultat av att stjärnan blir en vit dvärg kommer att få dess planeter att flyga loss från sina banor och studsa av varandras gravitation, som bollar som studsar mot en stötfångare i en omgång flipperspel.

I processen, de kommer att slå ner skräp i närheten i sin döende sol, ger forskarna ny insikt i hur de vita dvärgarna med förorenade atmosfärer som vi ser idag ursprungligen utvecklades. Slutsatserna av astronomer från University of Exeter och University of Warwick publiceras i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society .

HR 8799-systemet är 135 ljusår bort och består av en 30-40 miljoner år gammal stjärna av A-typ och fyra ovanligt massiva planeter, allt över fem gånger massan av Jupiter, kretsar mycket nära varandra. Systemet innehåller också två skräpskivor, inne i den innersta planetens omloppsbana och en annan utanför den yttersta. Ny forskning har visat att de fyra planeterna är låsta i en perfekt rytm som ser att var och en fullbordar dubbla omloppsbanan av sin granne:så för varje omlopp som den längsta slutförs, den näst närmaste slutför två, nästa slutför fyra, medan den närmaste slutför åtta.

Teamet från Exeter och Warwick bestämde sig för att lära sig systemets ultimata öde genom att skapa en modell som gjorde det möjligt för dem att spela "planetarisk flipperboll" med planeterna, undersöker vad som kan få den perfekta rytmen att destabiliseras.

De fastställde att resonansen som låser de fyra planeterna sannolikt kommer att hålla fast under de kommande 3 miljarderna åren, trots effekterna av galaktiska tidvatten och nära förbiflygningar av andra stjärnor. Dock, den går alltid sönder när stjärnan går in i fasen där den blir en röd jätte, när den kommer att expandera till flera hundra gånger sin nuvarande storlek och kasta ut nästan hälften av sin massa, slutar som en vit dvärg.

Planeterna kommer då att börja flipperspela och bli ett mycket kaotiskt system där deras rörelser blir mycket osäkra. Även att ändra en planets position med en centimeter i början av processen kan dramatiskt förändra resultatet.

Medförfattare professor Sasha Hinkley vid University of Exeter sa:"HR 8799-systemet har varit så ikoniskt för exoplanetär vetenskap sedan det upptäcktes för nästan 13 år sedan, och så det är fascinerande att se in i framtiden, och se den utvecklas från en harmonisk samling planeter till en kaotisk scen."

Huvudförfattaren Dr. Dimitri Veras från University of Warwick Department of Physics sa:"Planeterna kommer gravitationsmässigt att spridas från varandra. I ett fall, den innersta planeten kunde kastas ut ur systemet. Eller, i ett annat fall, den tredje planeten kan kastas ut. Eller den andra och fjärde planeten kan byta position. Vilken kombination som helst är möjlig bara med små justeringar.

"De är så stora och så nära varandra, det enda som håller dem i den här perfekta rytmen just nu är placeringen av deras banor. Alla fyra är sammankopplade i denna kedja. Så fort stjärnan tappar massa kommer deras platser att avvika, då kommer två av dem att skingra varandra, orsakar en kedjereaktion bland alla fyra."

Oavsett planeternas exakta rörelser, en sak som teamet är säkra på är att planeterna kommer att röra sig tillräckligt mycket för att lossa material från systemets skräpskivor in i stjärnans atmosfär. Det är denna typ av skräp som astronomer analyserar idag för att upptäcka historien om andra vita dvärgsystem.

Dr Veras tillägger:"Dessa planeter rör sig runt den vita dvärgen på olika platser och kan lätt sparka in allt skräp som fortfarande finns kvar i den vita dvärgen, förorenar den.

"Planetsystemet HR 8799 representerar en försmak av de förorenade vita dvärgsystemen som vi ser idag. Det är en demonstration av värdet av att beräkna planetsystemens öden, snarare än att bara titta på deras formation."