Солнечная система распадется гораздо быстрее, чем считалось

Когда-нибудь Солнце умрет, выбросив в окружающее пространство значительную часть своей массы. Ядро нашей звезды сожмется в белого карлика, который будет на протяжении еще тысяч триллионов лет отдавать свое тепло, пока окончательно не остынет.

К тому моменту вся остальная Солнечная система уже разлетится. И согласно новым вычислениям, выжившим смерть звезды планетам понадобится всего 100 миллиардов лет, чтобы разлететься от умирающего Солнца.

Астрономы и физики размышляют о судьбе нашей системы уже как минимум 100 лет, рассказывают авторы нового исследования:

«Понимание долгосрочной динамической стабильности Солнечной системы остается одной из древнейших задач астрофизики, ее истоки отслеживаются до самого Ньютона, который размышлял о том, как взаимодействия между планетами в итоге дестабилизируют систему».

Это не так просто, как кажется на первый взгляд. Чем больше взаимодействующих тел в динамической системе, тем выше сложность системы и тем сложнее предсказать ее поведение. Эту классическую проблему называют гравитационной задачей N тел.

Именно поэтому так сложно сделать точные предсказания об орбитах объектов Солнечной системы в далеком будущем. Как только вы переходите отметку в 5–10 миллионов лет ни о какой точности речь идти уже не может. И всё же. Если нам удастся понять, что произойдет с Солнечной системой, то мы узнаем и что-то о том, как может измениться Вселенная.

В 1999 году астрономы предсказали, что наша система будет медленно расползаться на протяжении как минимум миллиарда миллиардов лет (10¹⁸). Именно столько, по их расчетам, понадобится Юпитеру и Сатурну на то, чтобы отцепить от себя Уран.

Другое мнение

И вот команда астрономов  —  Жон Цинк (Jon Zink) из Калифорнийского университета в Лос-Анжелесе, Константин Батыгин из Калтеха и Фред Адамс из Мичиганского университета  — обновила прогноз.

Команда Цинка считает, что в тех расчетах не учитывались некоторые очень важные факторы, благодаря которым наша система должна начать распадаться гораздо быстрее.

Во-первых, Солнце. Примерно через 5 миллиардов лет в процессе смерти звезда раздуется в красного гиганта, поглотив Меркурий, Венеру и Землю. После этого она скинет почти половину своей массы. Эта потеря массы снизит силу притяжения Солнца. Марс, внешний газ, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун будут чувствовать себя гораздо свободнее.

Во-вторых, так как наша система находится в галактике она иногда сближается с другими звездами. Примерно каждые 23 миллиона лет мы сближаемся настолько, что другие звезды могут чуть расстроить орбиты планет. После сброса массы Солнца это влияние станет более значимым. С учетом этих факторов ученые прогнали 10 N-мерных моделей для внешних планет. Марс, кстати, не учитывали, чтобы снизить вычислительные затраты. Он мелкий, на результат особо не повлияет.

Десяток моделей  —  это довольно маленькая статистическая выборка, но во всех случаях события развивались примерно по одному и тому же сценарию.

После превращения Солнца в белого карлика орбиты внешних планет становятся шире, но остаются относительно стабильными. Вот только Юпитер и Сатурн впадают в стабильный резонанс 5:2  —  на каждые пять облетов Солнца Юпитером приходится два облета Солнца Сатурном. Кстати, многие астрономы выдвигали предположение, что так в итоге и будет  —  в их числе и Ньютон.

Вот только эти более широкие планеты и особенности резонанса сделают нашу систему более чувствительной к вмешательствам других звезд.

Примерно через 30 миллиардов лет эти вмешательства звезд сделают орбиты нестабильными. Планеты начнут разлетаться, станут планетами-странниками. Лишь одна планета задержится подольше, еще на 50 миллиардов лет, но в итоге и она улетит. Таким образом, примерно через 100 миллиардов лет после превращения Солнца в белого карлика, Солнечная система перестанет существовать, останется только карлик.

Эта оценка гораздо меньше той, которая была дана в 1999 году. Но новая оценка, отмечают авторы, сильно зависит от последних наблюдений за окружающим нас галактическим пространством, от оценок подлетов звезд  —  все эти данные еще могут измениться, ведь с каждым годом мы узнаем все больше.

Впрочем, человечество вряд ли доживет до тех времен.

Научная статья была опубликована в The Astronomical Journal.
DOI:10.3847/1538-3881/abb8de

Источник: Live Science.