Secondo uno studio, i passaggi ravvicinati di stelle non hanno alterato il clima terrestre negli ultimi 56 milioni di anni
Questa illustrazione mostra la stella di Scholz, una stella binaria che ha effettuato un flyby stellare del nostro sistema solare circa 70.000 anni fa. Il Sole è la piccola stella in alto a sinistra. Nella storia del nostro sistema solare ci sono stati molti flyby stellari e i ricercatori si chiedono se possano aver innescato cambiamenti drammatici nel paleo-clima terrestre.
Se il nostro sistema solare sembra stabile, è perché la nostra breve durata di vita lo fa sembrare tale. La Terra ruota, la notte segue il giorno, la luna si muove tra luci e ombre e il sole è sospeso nel cielo. Ma in realtà tutto si muove e influenza tutto il resto, e il sottile equilibrio che osserviamo può essere facilmente alterato. È possibile che le stelle di passaggio abbiano perturbato l'orbita della Terra e abbiano provocato drammatici cambiamenti climatici nel passato del nostro pianeta?
Un flyby stellare si verifica quando un'altra stella passa abbastanza vicino al nostro sistema solare da provocare una perturbazione. Il nostro quartiere nella Via Lattea è relativamente poco popolato, quindi i flyby stellari sono più rari che in altre parti della galassia. Ma si verificano comunque.
Il più noto è stato probabilmente quello della stella di Scholz. Circa 70.000 anni fa, ha attraversato la Nube di Oort, il deposito periferico del nostro sistema solare di comete a lungo periodo e planetesimi ghiacciati. Potrebbe aver perturbato alcune comete della Nube di Oort, ma se lo ha fatto, non lo sapremo prima di un paio di milioni di anni. È il tempo necessario a una cometa per raggiungere il sistema solare interno.
La stella di Scholz illustra il rischio dei flyby stellari. Gli scienziati si sono chiesti se questi flyby abbiano influenzato il clima della Terra in passato, alterando l'orbita del pianeta. Una nuova ricerca accettata per la pubblicazione su The Astrophysical Journal esamina i flyby stellari per verificare se ciò sia vero. Il titolo è “No influence of passing stars on paleoclimate reconstructions over the past 56 million years”.
Gli autori sono Richard Zeebe e David Hernandez. Zeebe è della School of Ocean & Earth Science & Technology dell'Università delle Hawaii, mentre Hernandez è del Dipartimento di Astronomia dell'Università di Yale.
Il documento è attualmente disponibile sul server di preprint arXiv.
“I passaggi di stelle (chiamati anche flyby stellari) hanno effetti notevoli sull'evoluzione dinamica a lungo termine del sistema solare, sull'iniezione di comete della nube di Oort nel sistema solare, sulle proprietà degli oggetti trans-nettuniani e altro ancora”, scrivono gli autori. “Sulla base di un modello semplificato del sistema solare, ... è stato recentemente suggerito che le stelle di passaggio sono anche un importante motore del paleoclima prima di 50 milioni di anni fa, compreso un evento climatico chiamato Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM) (circa 56 milioni di anni fa)”.
Il PETM vide un aumento della temperatura globale di 5-8°C (9-14°F) e un massiccio afflusso di carbonio nell'atmosfera e negli oceani. Ci sono voluti 10.000 o 20.000 anni per l'aumento della temperatura ed è durato per circa 100.000 o 200.000 anni. L'effetto sulla biosfera fu enorme. Molti organismi marini si estinsero, le regioni tropicali e subtropicali si estesero verso i poli e comparvero primati e altri mammiferi.
Il Massimo Termico del Paleocene-Eocene è stato un importante episodio ipertermico nella storia climatica della Terra. La sua causa non è chiara.
La causa è ancora dibattuta e ci sono diverse ipotesi. Tra queste, le eruzioni vulcaniche, l'impatto di una cometa, il rilascio di clatrati di metano e le forzature orbitali. I ricercatori ritengono che i pianeti giganti svolgano un ruolo importante durante i flyby stellari. Quando passa una stella vagante, i campi gravitazionali dei pianeti giganti possono amplificare l'effetto del flyby e quindi alterare le orbite dei pianeti più piccoli.
Per scoprire se i flyby stellari potrebbero essere responsabili del PETM e di altri cambiamenti climatici, i ricercatori hanno utilizzato un modello all'avanguardia del sistema solare e parametri stellari casuali in 400 simulazioni. Il numero totale di flyby stellari è stato di 1.800.
Altri ricercatori che hanno esaminato lo stesso problema hanno scoperto che i sorvoli stellari potrebbero aver alterato il paleoclima terrestre. Nel 2024, Kaib & Raymond hanno dichiarato: “Qui presentiamo simulazioni che includono la vicina popolazione stellare del Sole e scopriamo che le stelle di campo che passano vicino alterano l'evoluzione orbitale del nostro intero sistema planetario attraverso le loro perturbazioni gravitazionali sui pianeti giganti”. Hanno anche scritto: “Anche se ci vogliono decine di milioni di anni perché gli effetti dei passaggi stellari si manifestino in modo significativo, l'evoluzione orbitale a lungo termine della Terra e del resto dei pianeti è legata a queste stelle”.
Tuttavia, Zeebe e Hernandez sono giunti a una conclusione diversa. “A differenza di Kaib e Raymond, non troviamo alcuna influenza delle stelle di passaggio sulle ricostruzioni paleoclimatiche degli ultimi 56 millenni”, scrivono.
Questa mappa globale mostra l'aspetto della Terra 45 milioni di anni fa.
Una delle ragioni dei diversi risultati è la completezza dei modelli utilizzati per comprendere i flyby. Alcuni modelli del sistema solare, ad esempio, escludevano la luna.
"L'esecuzione di modelli del sistema solare accurati e all'avanguardia che includano tutti gli effetti secondari noti è computazionalmente costosa", scrivono gli autori. "Di conseguenza, gli studi a lungo termine, ad esempio su scala temporale di Gyr, tendono a basarsi su modelli semplificati del sistema solare o sui soli pianeti esterni".
Utilizzando un modello più completo del sistema solare, Zeebe e Hernandez hanno dimostrato che i flyby stellari non sono probabilmente alla base dei drammatici cambiamenti paleoclimatici della Terra, come il PETM. Essi sottolineano che la luna ha un effetto stabilizzante e i modelli che la escludono giungono a conclusioni sospette.
"Al contrario, utilizzando un modello del sistema solare all'avanguardia, che include un contributo lunare e J2 (il momento di quadrupolo della luna e del sole), e parametri stellari casuali, non troviamo alcuna influenza delle stelle di passaggio sulle ricostruzioni del paleoclima negli ultimi 56 millenni", spiegano gli autori. Anche i flyby estremamente ravvicinati non sembrano avere alcun effetto.
Ci sono stati molti flyby stellari in passato e ce ne saranno molti altri in futuro. La nana arancione Gliese 710 dovrebbe avvicinarsi a 0,1663 anni luce o a 10.520 unità astronomiche tra circa 1,29 milioni di anni. Ha l'86% di probabilità di passare attraverso la nube di Oort e alcuni ricercatori sostengono che potrebbe innescare uno sciame di comete verso il sistema solare interno. Questo flyby potrebbe innescare un drastico cambiamento del clima terrestre?
C'è molta incertezza e la comprensione del passato e del futuro dei flyby stellari e di come potrebbero influenzare il clima terrestre dipende dal livello di dettaglio dei nostri modelli scientifici.
“I nostri risultati indicano che un modello fisico completo è essenziale per studiare con precisione gli effetti dei flyby stellari sull'evoluzione orbitale della Terra”, concludono gli autori.