Американские ученые подсчитали, когда произойдет уничтожение всей Солнечной системы. Оказалось, что этот срок больше, чем возраст Вселенной, но меньше, чем предполагали раньше.
Согласно новому моделированию, планетам потребуется менее 100 млрд лет, чтобы стать планетами-изгоями, оставив умирающее Солнце в одиночестве.
Астрономы и физики пытались разгадать окончательную судьбу Солнечной системы на протяжении как минимум сотен лет.
«Понимание долговременной динамической стабильности Солнечной системы составляет одно из старейших направлений астрофизики, восходящее к самому Ньютону, который предположил, что взаимодействие между планетами в конечном итоге приведет к нестабильности системы», — рассказали астрономы Джон Зинк из Университета Калифорния, Лос-Анджелес, Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института и Фред Адамс из Мичиганского университета.
Но это намного сложнее, чем может показаться. Чем больше тел участвует в динамической системе, взаимодействуя друг с другом, тем сложнее становится эта система и тем труднее предсказать ее поведение.
Из-за этой сложности невозможно сделать долгие прогнозы орбит объектов Солнечной системы за определенные промежутки времени. По прошествии пяти-десяти миллионов лет орбиты меняются.
Но если мы сможем выяснить, что произойдет с нашей Солнечной системой, это расскажет нам кое-что о том, как Вселенная может развиваться во временных масштабах, намного превышающих ее нынешний возраст 13,8 миллиарда лет.
В 1999 году астрономы предсказали, что Солнечная система будет медленно распадаться за период не менее миллиарда миллиардов — это 10 ^ 18, или квинтиллион — лет. Они подсчитали, что именно столько времени потребуется, чтобы орбитальные резонансы Юпитера и Сатурна разъединили Уран. Однако, этот расчет не учитывает некоторые важные факторы, которые могли бы разрушить Солнечную систему раньше.
Дело в том, что спустя примерно 5 миллиардов лет Солнце превратится в красный гигант, поглотив Меркурий, Венеру и Землю. Затем оно выбросит почти половину своей массы, унесенную звездным ветром в космос; оставшийся белый карлик будет составлять всего 54 процента от нынешней массы Солнца.
Эта потеря массы ослабит гравитационную хватку Солнца на оставшихся планетах, Марсе и внешних газовых и ледяных гигантах, Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне.
Во-вторых, поскольку Солнечная система вращается вокруг центра Галактики, другие звезды должны подойти достаточно близко, чтобы нарушить орбиты планет, примерно раз в 23 миллиона лет.
«Если учесть потерю звездной массы и раздутие орбит внешних планет, эти встречи станут более значимыми. Если будет достаточно времени, некоторые из этих облетов подойдут достаточно близко, чтобы разъединить — или дестабилизировать — оставшиеся планеты», — пишут исследователи.
С учетом этих дополнительных влияний в своих расчетах, команда провела 10 симуляций задачи N-тел для внешних планет. Это моделирование было разделено на две фазы: до окончания потери массы Солнца и фазу, которая наступает после.
Хотя 10 симуляций не являются надежной статистической выборкой, команда обнаружила, что каждый раз разыгрывался аналогичный сценарий.
После того, как Солнце завершит свою эволюцию в белый карлик, внешние планеты получают большую орбиту, но все еще остаются относительно стабильными. Юпитер и Сатурн, однако, попадают в устойчивый резонанс 5: 2 — каждые пять раз, когда Юпитер обращается вокруг Солнца, Сатурн обращается дважды (этот возможный резонанс предлагался много раз, в том числе самим Исааком Ньютоном).
Эти расширенные орбиты, а также характеристики планетарного резонанса делают систему более восприимчивой к возмущениям от проходящих звезд.
Спустя 30 миллиардов лет такие звездные возмущения переведут эти стабильные орбиты в хаотические, что приводит к быстрой потере планет. Все планеты, кроме одной, сбегут со своих орбит и станут планетами-изгоями.
Последняя, одинокая планета будет существовать еще 50 миллиардов лет, но ее судьба предрешена. Она тоже покинет звезду из-за гравитационного воздействия проходящих звезд. В конце концов, через 100 миллиардов лет после того, как Солнце превратится в белый карлик, Солнечной системы больше не будет.
Это значительно более короткий период времени, чем тот, который был предложен в 1999 году. Впрочем, даже если оценки временной шкалы гибели Солнечной системы действительно изменятся, тем не менее, до этого еще много миллиардов лет.
Читайте: Половина света во Вселенной излучается неизвестными астрономам источниками
