Stelle giganti che inghiottono pianeti: la scoperta su come vengono erosi strato per strato, " a piccoli morsi"

Le stelle simili al Sole, cioè stelle nane, invecchiando si gonfiano fino a diventare giganti rosse. I loro strati più esterni espandendosi possono raggiungere i pianeti a loro più vicini. Ad esempio, un pianeta gigante come Giove potrebbe essere inglobato nell’inviluppo stellare.

Se finora si pensava che un tale pianeta andasse incontro ad una fine rapida e “catastrofica”, un nuovo studio teorico, in cui si simula l’inglobamento di un pianeta gassoso da parte della sua stella, mostra sorprendentemente che il pianeta non viene necessariamente distrutto in un unico evento. Esso perde massa in modo continuo, come se la stella lo “grattasse” via strato dopo strato: una fine più lenta di quanto previsto, ma comunque ineluttabile.

L'attrito che scortica un gigante gassoso

Una volta che il pianeta gassoso si ritrova all’interno dell’inviluppo esterno della stella diventata gigante rossa, l’attrito con il gas dell’atmosfera del pianeta dovuto al suo moto orbitale genera una sorta di onda d’urto frontale che lascia una scia di turbolenza alle spalle.

È proprio nella zona di contatto tra l’atmosfera planetaria e il gas stellare che nasce il meccanismo chiave di questo progressivo spogliamento strato per strato: l’instabilità di Kelvin-Helmholtz.

L’effetto di tali instabilità sul pianeta è quello di strapparne via gli strati più esterni.

Le simulazioni mostrano che il tasso di rimozione di gas dipende da quanto violentemente il gas stellare impatta sul pianeta.

Gli autori di questo recente studio stimano tassi di perdita dell’ordine di 10⁻⁵ masse solari (un centomillesimo) all’ora. Per quanto apparentemente piccolo, questo numero rappresenta un valore enorme, capace di consumare un gigante gassoso nell’arco di pochi giorni.

Il fatto che il pianeta gassoso venga consumato negli strati esterni della sua stella ha conseguenze importanti che permettono di spiegare aspetti interessanti della composizione chimica delle stelle giganti.

La firma chimica di un pasto stellare

Uno degli aspetti curiosi delle stelle giganti riguarda la quantità di litio presente nelle loro atmosfere. La struttura di queste stelle è tale da favorirne il rapido bruciamento per cui le loro atmosfere ne dovrebbero essere povere o del tutto prive.

Al contrario succede con una certa frequenza di osservare stelle giganti ricche di litio, denominate “lithium rich”. Una delle ipotesi formulate per spiegare l’abbondanza di litio è proprio legata al processo per cui queste stelle accrescono il proprio contenuto di litio in quanto lo prendono dai pianeti gassosi che ingoiano.

Lo studio suggerisce che l’inghiottimento (engulfment in inglese) graduale di un pianeta possa aumentare l’abbondanza superficiale di litio di circa il 25-30% e lasciare una firma osservabile per tempi dell’ordine di 100 milioni di anni.

La conseguenza più ampia è che molte più stelle di quanto si pensasse potrebbero mostrare tracce di antichi pianeti divorati. Se l’ablazione, cioè il processo di rimozione strato per strato, è continua, il pianeta può arricchire dei suoi elementi costitutivi l’atmosfera della stella durante il suo inglobamento.

I pianeti Gioviani inglobati dalle loro stelle giganti non spariscono semplicemente, ma lasciano nell’atmosfera della loro stella un messaggio “chimico” decifrabile dagli astronomi nello spettro.

Riferimento allo studio

"Continuous mass ablation of planets engulfed in stellar envelopes" Mike Y. M. Lau et al. 2026, A&A in press