Nasz Układ Słoneczny całkowicie się rozpadnie wcześniej niż myśleliśmy!

Chociaż ziemia pod naszymi stopami jest solidna i spokojna (przez większość czasu), nic w tym Wszechświecie nie trwa wiecznie.

Pewnego dnia nasze Słońce umrze, wyrzucając dużą część swojej masy, zanim jego jądro skurczy się do postaci białego karła, stopniowo uwalniając ciepło, aż stanie się zimną, ciemną, martwą bryłą skały, tysiąc bilionów lat później.

Ale reszta Układu Słonecznego już dawno zniknie. Według nowych symulacji zajmie to zaledwie 100 miliardów lat, zanim pozostałe planety wystrzelą w przestrzeń, pozostawiając umierające Słońce daleko w tyle.

Astronomowie i fizycy od co najmniej setek lat próbują rozwikłać ostateczny los Układu Słonecznego.

“Zrozumienie długoterminowej dynamicznej stabilności Układu Słonecznego stanowi jedno z najstarszych zajęć astrofizyki, które sięga do samego Newtona, który spekulował, że wzajemne interakcje między planetami ostatecznie doprowadzą do niestabilności układu” – napisali astronom Jon Zink z University of California, Los Angeles, Konstantin Batygin z Caltech i Fred Adams z University of Michigan w ich nowej pracy.

Ale to dużo trudniejsze do przewidzenia, niż mogłoby się wydawać. Im większa liczba ciał, które są zaangażowane w układ dynamiczny, oddziałuje ze sobą, tym bardziej system ten rośnie i trudniej jest przewidzieć jego los. Nazywa się to problemem N-ciał.

Z powodu tej złożoności niemożliwe jest dokonywanie deterministycznych przewidywań dotyczących orbit obiektów Układu Słonecznego poza określonymi skalami czasowymi. Po upływie około pięciu do dziesięciu milionów lat pewność wylatuje prosto przez okno.

Ale jeśli uda nam się dowiedzieć, co stanie się z naszym Układem Słonecznym, to może dowiemy się również czegoś o tym, jak Wszechświat może ewoluować w skali czasowej znacznie dłuższej niż jego obecny wiek wynoszący 13,8 miliarda lat.

W 1999 roku astronomowie przewidzieli, że Układ Słoneczny będzie się powoli rozpadał w okresie co najmniej miliarda miliardów lat. Obliczono, że tyle czasu będą potrzebować rezonansy orbitalne Jowisza i Saturna, aby Uran oddzieli się od Układu Słonecznego.

Jednak według zespołu Zinka te obliczenia pominęły kilka ważnych czynników, które mogłyby wcześniej zakłócić pracę Układu Słonecznego.

Pierwszym jest słońce. Za około 5 miliardów lat, gdy będzie umierać, Słońce przejdzie do postaci czerwonego olbrzyma, pochłaniając Merkurego, Wenus i Ziemię. Następnie wyrzuci prawie połowę swojej masy w kosmos; pozostały biały karzeł będzie stanowił zaledwie 54 procent obecnej masy Słońca. Ta utrata masy poluzuje grawitacyjny uścisk Słońca na pozostałych planetach, Marsie i zewnętrznych olbrzymach gazowych i lodowych, Jowiszu, Saturnie, Uranie i Neptunie.

Po drugie, gdy Układ Słoneczny okrąża centrum galaktyki, inne gwiazdy powinny zbliżyć się na tyle blisko, aby zakłócić orbity planet, mniej więcej raz na 23 miliony lat.

“Uwzględniając gwiezdną utratę masy i inflację orbit zewnętrznych planet, spotkania te będą miały większy wpływ” – napisali naukowcy.

“Jeśli wystarczy czasu, niektóre z tych przelotów będą na tyle bliskie, aby oddzielić – lub zdestabilizować – pozostałe planety”.

Biorąc pod uwagę te dodatkowe wpływy uwzględnione w obliczeniach, zespół przeprowadził 10 symulacji N-ciał dla planet zewnętrznych (pomijając Marsa, aby zaoszczędzić na kosztach obliczeń, ponieważ jego wpływ powinien być znikomy), używając potężnego komputera Shared Hoffman 2. Symulacje te podzielono na dwie fazy: do końca utraty masy Słońca i fazę, która nastąpi później.

Chociaż 10 symulacji nie jest dobrą próbą statystyczną, zespół odkrył, że za każdym razem rozgrywał się podobny scenariusz.

Po tym, jak Słońce zakończy swoją ewolucję w białego karła, zewnętrzne planety zwiększą promień swoich orbit, ale nadal pozostaną względnie stabilne. Jowisz i Saturn zostaną jednak uchwycone w stabilnym rezonansie 5:2 (Na każde 5 okrążeń wokół słońca Jowisza, Saturn wykona 2).

Te rozszerzone orbity, a także charakterystyka rezonansu planetarnego sprawią, że system będzie bardziej podatny na zakłócenia powodowane przez przelatujące gwiazdy.

Po 30 miliardach lat takie gwiezdne perturbacje zmienią te stabilne orbity w chaotyczne, powodując szybką utratę planet. Wszystkie planety oprócz jednej uciekną ze swoich orbit do galaktyki jako planety zbuntowane.

Ta ostatnia, samotna planeta utrzyma się przez kolejne 50 miliardów lat, ale jej los jest przesądzony. W końcu ona również zostanie uwolniona przez grawitacyjny wpływ przelatujących gwiazd. Ostatecznie, 100 miliardów lat po tym, jak Słońce zamieni się w białego karła, nie będzie już Układu Słonecznego.

To znacznie krótszy przedział czasowy niż ten proponowany w 1999 roku. Naukowcy zauważają, że zależy on od bieżących obserwacji lokalnego środowiska galaktycznego i szacunków przelotów gwiazd, z których oba mogą ulec zmianie. Więc bynajmniej nie jest wyryty w kamieniu.

Nawet jeśli szacunki dotyczące czasu upadku Układu Słonecznego się zmieniają, to jednak wciąż mamy jeszcze wiele miliardów lat, zanim to nastąpi. Prawdopodobieństwo, że ludzkość przeżyje wystarczająco długo, aby to zobaczyć, jest niewielkie.

Śpij dobrze!

 

Źródła: Michelle Starr / Science Alert

The Great Inequality and the Dynamical Disintegration of the Outer Solar System

The Origin of Chaos in the Outer Solar System

Hoffman2 Cluster

Zdjęcia: Pixabay

 

Tematy:
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x