V daljni prihodnosti bodo Stellar Flybys popolnoma razgradili Osončje

Poraba in razpad.

Ko boste naslednjič želeli biti življenje zabave – če se družite s kul piflarji – preprosto vnesite to frazo v pogovor. In ko vas vprašljivo pogledajo, samo recite, da je to končna usoda Osončja.

Nato prilagodite svoje kravata in naredi še en požirek svojega absint .

Za tok navdušenih nadaljnjih vprašanj, ki bodo zagotovo sledila vaši razlagi, lahko dodatno razložite, da bosta krivca samo Sonce in Rimska cesta. In potem lahko omenite novo študijo.

Študija nosi naslov » Velika neenakost in dinamični razpad zunanjega sončnega sistema .” Glavni avtor je Jon Zink, podiplomski študent na oddelku za astronomijo in astrofiziko UCLA. Članek je objavljen v The Astronomical Journal.

Ljudje so se že dolgo spraševali o končni usodi Osončja. V uvodu svojega prispevka avtorji pišejo: 'Razumevanje dolgoročne dinamične stabilnosti sončnega sistema predstavlja eno najstarejših astrofizičnih dejavnosti, ki sega nazaj do samega Newtona, ki je špekuliral, da bi medsebojne interakcije med planeti sčasoma vodile sistem. nestabilen.' Vendar se ni znal razložiti, ker teorija motenj še ni obstajala.

Pred 200 leti se je Newton spraševal, ali bi interakcije med planeti sčasoma povzročile nestabilnost Osončja. Toda ali je nosil kravato in pil absint? Zgodovinarji so negotovi.Portret oz Isaac Newton (1642-1727)Avtor Godfrey Kneller – http://www.phys.uu.nl/~vgent/astrology/images/newton1689.jpg], javna domena, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=146431

Newton je imel vsaj delno prav. Toda določiti prihodnost zapletenega sistema, kot je naše Osončje, ni lahka naloga, še posebej, ker vključuje nekaj znanstvenega predvidevanja dogodkov, ki trajajo milijarde let, da se razvijejo.

V tej novi študiji so avtorji izvedli vrsto tako imenovanih N- simulacije telesa . So pogosto uporabljeno orodje v astronomiji in astrofiziki.N-telesne simulacije so simulacije dinamičnih sistemov medsebojno delujočih delcev, čeprav so v tem primeru delci planeti in samo Sonce.

Čez nekaj milijard let se bo Sonce – temelj Osončja – dramatično spremenilo. Fuzija vodika v njegovem jedru se bo umirila in Sonce bo zapustilo glavno zaporedje . Razširilo se bo v a rdeči velikan , ki obdaja Merkur, Venero in verjetno Zemljo. (Marsovo preživetje je negotovo, a ker je njegova masa tako nizka, ne bo vplivalo veliko na velike zunanje planete, ali bo preživel ali ne.

Umetnikov vtis strukture sončne zvezde in rdečega velikana, ne v obsegu. Zasluge slike: ESO

Morda se boste vprašali: »Ko Zemlje ne bo več, koga briga, kaj se bo zgodilo? Zakaj bi se obremenjevali s temi simulacijami?' No, morda se je človeštvo do takrat preselilo dlje v Osončje. Toda ne glede na to, ali imamo ali ne, smo še vedno prisiljeni spoznati usodo Osončja.

Torej, ko se Sonce razširi v rdečega velikana, bo tudi začelo izgubljati maso. Pravzaprav bo v naslednjih 7 milijardah let verjetno izgubil približno polovico svoje mase. Izguba mase, ki zasidra orbite planetov in drugih teles Osončja, bo izjemno moteča.

Razširitev Sonca bo najverjetneje pomenila konec igre za notranje skalnate planete. Toda za vse ljudi ali njihove oddaljene, neprepoznavne potomce, ki se oklepajo življenja v evropskem oceanu ali kje drugje, bo tudi igre konec.

Ko se bo Sonce razvijalo, bo postalo zvezda rdeča velikanka, ki bo naraščala, dokler ne bo zajela notranjih planetov. Zasluge slike: Roen Kelly

Brez Sončeve mase, ki bi jih gravitacijsko zasidrala, se bodo zunanji planeti Osončja odlepili. Kot aristokrat na petdnevnem uživanju absinta, bo njihovo orbitalno vedenje postalo nepredvidljivo, neenakomerno. Oddaljili se bodo v vesolje.

Zaenkrat to ni novo znanje. 'Zaradi izgube sončne mase - ki naj bi odstranila približno polovico mase zvezde - se orbite planetov velikanov razširijo,' pišejo avtorji. Toda Zink in njegovi sodelavci so želeli izvedeti, kaj se zgodi po tem. Glede na njihovo delo bo za nekatere planete prišlo še eno obdobje relativne stabilnosti.

'Ta adiabatski proces ohranja razmerja med obhodnimi obdobji, vendar se medsebojne interakcije med planeti in širina resonanc srednjega gibanja (MMR) povečajo, kar vodi do zajema Jupitra in Saturna v stabilno resonančno konfiguracijo 5:2.'

Toda te razširjene orbite skupaj z drugimi značilnostmi naredijo razmere nevzdržne. Nova konfiguracija, ki nima sidrnega učinka Sončeve mase, je dovzetna za '... motnje zaradi interakcij med preletom zvezd,' pišejo avtorji. Na tej točki njihovih simulacij je naše neprepoznavno Sonce zdaj bela pritlikavka.

'V skladu s tem v približno 30 Gyr srečanja zvezd vznemirijo planete na kaotični poddomeni resonance 5:2, kar sproži obsežno nestabilnost, ki doseže vrhunec z izstrelitvijo vseh planetov razen enega v naslednjih ~10 Gyr.'

Ta zaplet prikazuje, kdaj je vsak zunanji planet izvržen iz sončnega sistema v 10 avtorjevih simulacijah (predstavljenih z različnimi barvami). Zasluge za sliko: Zink et al. 2020

Kateri je edini planet, ki se bo uprl izgonu? Najverjetneje Jupiter, najbolj masivni planet našega Osončja. Po študiji bo Jupiter brez spremljevalcev ostal še za 50 Gyr. Odstranjen bo šele, ko ga bo zvezdni prelet končno poslal v pakiranje.

»Ker ni dodatnih planetov, preživelemu planetu manjka neposreden mehanizem za doseganje pozitivne energije. Edini preostali vir izmenjave energije je interakcija s minevajočimi zvezdami,« pišejo avtorji v svojem prispevku. In računajo, da bo zvezda šla mimo približno vsakih 20 milijonov let.

Kot zadnji planet, ki stoji, se bo ekscentričnost Jupitra povečala. 'Zaradi tega se pričakovani časovni okvir za izmet plinskega velikana po nestabilnosti zmanjša za približno dvakrat (v primerjavi s planetarno orbito pred začetkom nestabilnosti). Tako bo osamljeni stari Jupiter bolj dovzeten za izmet s strani katere koli minevajoče zvezde.

Ta zadnja slika Jupitra, ki jo je 25. avgusta 2020 posnel vesoljski teleskop NASA/ESA Hubble, je bila posneta, ko je bil planet 653 milijonov kilometrov od Zemlje. Če je ta nova študija pravilna, bi lahko bil Jupiter zadnji planet v Osončju. Zasluge: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center) in M. H. Wong (Univerza v Kaliforniji, Berkeley) in ekipa OPAL.

Če si predstavljate en dogodek preleta v ravno pravih okoliščinah, da izvržete Jupiter, to verjetno ni čisto prav. To je bolj kot 'smrt za tisoč rezov'.

'Ker so srečanja mimo letenja redka (vstop v sfero 10.000 au sfero enkrat na 23 Myr) in bo imela večina interakcij majhne dinamične učinke na preostali planet, se lahko proces izmeta načeloma odvija enakomerno ...' piše Zink in njegovi soavtorji.

Ali pa morda ne. »Po drugi strani pa je ob zadostnem času možno tudi, da bo izjemno bližnje srečanje samostojno osvobodilo končni planet. Osnovni mehanizem za odstranitev končnega planeta tako predstavlja tekmovanje med tema dvema procesoma.'

Ta številka iz študije prikazuje počasen dvig ekscentričnosti in velike pol osi, ki ga povzročajo ponavljajoči se preleti zvezd skozi čas, pri čemer je en zadnji dogodek preleta izvrgel zadnji planet iz Osončja. Zasluge za sliko: Zink et al, 2020.

Tega ni lahko simulirati, še posebej, ker se bo vse zgodilo čez milijarde let. Ustrezno avtorji postavljajo vprašanje: 'Z drugimi besedami, ali bo končni planet izvržen zaradi enega velikega dogodka ali številnih majhnih izmenjav energije?'

Vendar avtorji ponujajo nekaj opozoril. Ena zadeva število simulacij, ki so jih izvedli: 10. Priznavajo, da njihova študija ne predstavlja trdnih statističnih dokazov, vendar je dejstvo, da je vsaka simulacija dala podobne rezultate, še vedno pomembno. 'V vseh 10 naših simulacijah so štirje plinski velikani izvrženi iz sončnega sistema v 10¹²let, po koncu izgube sončne mase,' pišejo.

Drugo opozorilo vključuje zvezde, ki letijo mimo. Modelirali so prelet posameznih zvezd, vendar približno polovica vseh zvezd obstaja v binarnih parih. Ekipa je ta srečanja nekako izključila iz svojih simulacij. Vendar so jih še vedno upoštevali in priznavali, da bi bili binarni preleti verjetno bolj moteči kot samotni preleti. 'Z izbiro izključitve teh binarnih srečanj naredimo konzervativno oceno za življenjsko dobo prihodnjega sončnega sistema. Z drugimi besedami, učinek vključitve binarnih preletov bi dodatno zmanjšal to pričakovano življenjsko dobo.

Na samem začetku svojega prispevka avtorji predlagajo previdnost glede lastnih rezultatov. »Na žalost,« pišejo, »tudi najbolj natančenN-Telesne simulacije lahko izdelajo le časovno omejeno prognozo za razvoj sončnega sistema. Zaradi kaotične narave planetarnih orbit je deterministično napovedovanje nemogoče v dovolj dolgih časovnih okvirih.'

Seveda se bo sama Rimska cesta v teh izjemno dolgih časovnih obdobjih zelo spremenila. Kako bo to vplivalo na prihodnost sončnega sistema?

Ko se Osončje ali tisto, kar je od njega ostalo, migrira skozi galaksijo, se lahko obeti spremenijo. 'V časovnih okvirih, obravnavanih v tej študiji, se lahko sončni sistem podvrže radialni migraciji skozi Galaksijo, pri čemer naleti na regije z različno gostoto zvezd in razpršitvijo hitrosti.' Toda to je skoraj nemogoče modelirati.

Ali se seli navzven ali navznoter? Nihče ni prepričan in nihče ni prepričan, če to pomeni, da bo preostali sistem naletel na manj ali več zvezd. Toda stopnja srečanj se lahko razlikuje za trikrat.

Tudi Rimska cesta naj bi čez nekaj milijard let trčila ali se združila z galaksijo Andromeda. Toda spet tega ni enostavno modelirati na granularni ravni posameznih sončnih sistemov. 'Te spremembe bodo vplivale na hitrost in hitrost zvezdnih srečanj, vendar je natančna ocena teh sprememb še vedno težavna in je izven obsega tega sedanjega dela.'

Umetnikova ilustracija galaksije Andromeda in Rimske ceste, dveh največjih galaksij v lokalni skupini, sta na poti trčenja. Zasluge: NASA

V vsakem primeru ni razloga, da bi dokončno popil svojo steklenico absinta, hkrati pa pazili na nebo. Malo verjetno je, da bo človeštvo priča kaj od tega. Če je res, da je 99,9 % vseh vrst, ki so kdaj obstajale, izumrlo, nimamo velikih možnosti.

Toda vprašanje o usodi sončnega sistema je še vedno fascinantno. Sčasoma se bodo nekdanji planetarni spremljevalci razpršili in odnašali skozi vesolje kot pokvarjeni planeti . Če jih katera koli druga vrsta pametnih hlač kdaj opazi, ne bodo imeli pojma o njihovem izvoru in ne bodo vedeli, da se je določena vrsta hominida na določenem planetu spraševala o njihovi končni usodi.

Več:

• Izjava za javnost: Končna usoda našega sončnega sistema
• Objavljena raziskava: Velika neenakost in dinamični razpad zunanjega sončnega sistema
• Vesolje danes: Odkrili pokvarjeni planet z maso Zemlje, ki prosto plava v Rimski cesti brez zvezde