Hur stabila är planetsystem? Kommer jorden och dess sju syskon alltid att fortsätta på sina stadiga himmelska vägar, eller kanske vi en dag slumpmässigt kastas ut från vårt kosmiska hem?
Fysiker förstår reglerna som styr omloppsbanorna för två himlakroppar, men så snart en tredje läggs till (låt vara en fjärde, femte eller hundradel) blir dynamiken mycket mer komplex. Oförutsägbara instabiliteter uppstår, där ett föremål kan slumpmässigt kastas ut i rymden eller falla in i dess värdstjärna.
Det så kallade "trekroppsproblemet" har bekymrat forskare i århundraden (och på senare tid utgör premissen för en bästsäljande serie science fiction-romaner och en ny Netflix-anpassning). Ett hinder för att förstå det har varit att vi vet relativt lite om hur vanligt det är att sådana katastrofala instabiliteter uppstår.
I en ny studie publicerad i Nature har vi och våra kollegor belyst denna fråga. I en undersökning av närliggande stjärnor fann vi att så många som ett av dussin par stjärnor kan ha slukt en planet, troligtvis för att planeten utvecklade en "wobble" i sin omloppsbana och föll in i stjärnan.
Vår studie fann att minst 8 % av paren av stjärnor i vårt prov visar kemiska anomalier som tyder på att en stjärna hade uppslukat planetmaterial som en gång kretsade runt den.
För att upptäcka denna subtila signal var vi tvungna att utesluta andra möjliga förklaringar till dessa kemiska mönster. Så vi fokuserade på "tvillingstjärnor", kända för att ha fötts samtidigt från samma blandning av material.
Detta tillvägagångssätt kan eliminera störande faktorer, på samma sätt som studier av tvillingar ibland används i sociologisk eller medicinsk forskning.
Resultatet kommer från en undersökning av tvillingstjärnor vid namn C3PO som en av författarna (Ting) initierade i USA, och Liu och andra anslöt sig senare.
Vårt team samlade in ett utsökt urval av spektroskopiska data från 91 par tvillingstjärnor – många gånger större än liknande studier som utförts tidigare.
Vi fann att vissa stjärnor skilde sig från sina tvillingar och visade ett distinkt kemiskt mönster med högre mängder av vissa grundämnen som järn, nickel och titan jämfört med andra som kol och syre. Dessa skillnader tyder på starka bevis för att stjärnan har fått i sig en planet.
Om en värdstjärna uppslukar en eller flera medlemmar av ett planetsystem, tyder det på att viss instabilitet i systemets dynamik måste ha inträffat.
Simuleringar tyder på att sådan instabilitet kan vara vanlig i ett planetsystems tidiga liv - de första 100 miljoner åren eller så. Alla spår av planeter som uppslukats under denna tidiga period skulle dock inte kunna upptäckas i de stjärnor vi observerade och som är miljarder år gamla.
Detta tyder på att de kemiska anomalierna vi såg orsakades av nyare instabilitet, vilket fick stjärnorna att konsumera vissa planeter eller planetmaterial.
Detta avslöjande är inte helt oväntat. Teoretiker som studerar planetarisk dynamik, inklusive vår medförfattare Bertram Bitsch, har noterat att många planetsystem är kända för att vara instabila, särskilt bland system med en sorts planet som kallas en "superjord" - något större planeter än jorden men mycket mindre än jättar som Jupiter.
System inklusive en superjordplanet kan vara särskilt instabila. Den gravitationella dragkampen mellan värdstjärnan och dess massiva planeter kan skapa instabilitet.
Vår studie uppmuntrar oss att ompröva vår plats i universum. Även om vi tar stabilitet för givet i vårt solsystem, kanske detta inte är normalt i hela kosmos.
Vår studie tyder inte på att vi sannolikt kommer att se sådana instabiliteter i vårt eget solsystem. Även med våra nya resultat är det dock viktigt att inse att planetens uppslukning och instabilitet fortfarande bara förekommer i en minoritet av fallen.
Vi hoppas att vår studie kommer att inspirera fler människor att studera planetsystem och deras förhållande till sina värdstjärnor. Vår förståelse av dynamiken i system med flera kroppar är fortfarande mycket ofullständig.
När vi fortsätter att utforska kosmos mysterier påminner studier som denna oss om den känsliga balansen som gör att livet kan frodas på jorden och den potentiella bräckligheten i vårt kosmiska hem.
Mer information: Fan Liu et al, Minst en av ett dussin stjärnor visar bevis på planetariskt intag, Natur (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07091-y
Journalinformation: Natur
Tillhandahålls av The Conversation
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
