Новое исследование перечисляет, как звезда-изгой может означать гибель нашей Солнечной системы
Звезды гравитационно привязаны к своим галактикам и движутся согласованно с окружающей средой. Но иногда что-то разрывает связь. Например, если звезда подойдет слишком близко к сверхмассивной черной дыре, черная дыра может выбросить ее в космос как звезду-изгоя.
Что произойдет с Землей, если один из этих звездных нарушителей подойдет слишком близко? ?
Это не очень вероятное явление, но вероятность не равна нулю.
Спустя несколько миллиардов лет наша Солнечная система превратилась в малоподвижную предсказуемую систему. Планеты движутся вместе с движением, а Солнце неподвижно сидит посреди всего этого.
Но если бы другая звезда подошла слишком близко, невидимые гравитационные связи, которые удерживают все так, как есть, растянулись бы или сломана.
Земля — крошечная планета, масса которой составляет всего около трех миллионных массы Солнца. Наша планета существует по прихоти Солнца и его мощной гравитации, и если другая звезда вмешается в нашу аккуратную систему, Земля окажется полностью во власти новой гравитационной парадигмы.
Новая статья исследует что произойдет, если звезда-изгой окажется на расстоянии менее 100 а.е. от Солнца. Название статьи — «Будущие траектории Солнечной системы: динамическое моделирование столкновений звезд на расстоянии 100 а.е.». Он будет опубликован в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества. Ведущий автор — Шон Рэймонд, астроном из Лаборатории астрофизики Бордо, CNRS (Национального центра научных исследований) и Университета Бордо.
Мы знаем, что стабильная предсказуемость в нашей Солнечной системе будет не последний. Солнце продолжит развиваться и в течение следующего миллиарда лет станет более ярким. Земля находится очень близко к внутренней границе обитаемой зоны. Стоит лишь немного приблизиться к Солнцу, и хрупкий баланс, позволяющий жидкой воде сохраняться на поверхности, будет нарушен.
В том же диапазоне в один миллиард лет вероятность встречи с звезда-изгой. Что произойдет с Землей, если это произойдет? Будет ли Земля вытеснена из обитаемой зоны?
«На Земле осталось около миллиарда лет пригодных для жизни условий на поверхности», — пишут авторы. И это в закрытой системе, которой по большей части является наша Солнечная система.
«Хотя орбитальная эволюция планет во многом определяется вековыми и резонансными возмущениями, — объясняют авторы, — проходящие звезды может оказать существенное влияние на орбиты планет».
Если проходящая звезда приближается, наша Солнечная система больше не является закрытой системой.
Большинство звезд-изгоев тоже называются межгалактическими звездами или звездами со сверхскоростными скоростями, потому что их траектории уводят их за пределы Млечного Пути и не приближаются к Земле. Каппа Кассиопеи, например, находится на расстоянии 4000 световых лет от нас и никогда не приблизится. Другие, такие как 675 звезд-изгоев, обнаруженные астрономами из Университета Вандербильта в 2012 году, были выброшены после столкновения со сверхмассивной черной дырой Млечного Пути, и их траектории не привели их к Земле.
Даже в Млечном Пути космос в основном пуст, и большинство звездных пролетов никогда не приблизится к другой солнечной системе.
«С точки зрения статистики, пролеты на расстоянии ближе 100 а.е., которые сильно повлияют на орбиты планет, происходят примерно один раз в 100 миллиардов лет в нынешнее окружение Галактики», — объясняют исследователи.
Хотя шансы невелики, это возможно. Когда вы смотрите на галактику в целом, почти наверняка где-то в галактике пролетит звезда, пролетевшая в пределах 100 а.е. от другой звезды.
Если эта звезда — наше Солнце, что произойдет с Землей? ?
Команда провела моделирование N тел, чтобы попытаться определить потенциальные последствия для Земли. Они начали с восьми планет Солнечной системы и добавили одну звезду-изгой. Они сопоставили массы смоделированных звезд-изгоев с массами звезд в наших звездных окрестностях. Они также сопоставили скорость звезд-изгоев с окрестностями. Они смоделировали различные скорости и траектории звезды, чтобы увидеть, как выглядит диапазон результатов для Земли. Всего исследователи провели 12 000 симуляций.
«Если звезда пройдет в пределах 100 а.е. от Солнца, все равно существует очень высокая вероятность того, что все восемь планет Солнечной системы выживут», — пишут авторы. . Вероятность того, что ни одна планета не будет потеряна, составляет более 95 процентов.
Дефицит углового момента (AMD) в результате пролета во многом определяет, что произойдет дальше. AMD является мерой орбитального возбуждения планетарной системы и ее долгосрочной стабильности. Согласно этому определению, это разница между «идеализированной системой с одинаковыми планетами реальной системы, обращающимися по одной и той же большой полуоси от звезды на круговых и плоских орбитах, и нормой углового момента реальной планетной системы». /p>
Но как это выглядит, когда одна из планет нашей Солнечной системы потеряна?
Моделирование дало разные результаты. Меркурий наиболее уязвим и иногда теряется при столкновении с Солнцем. Другие результаты включают столкновение Земли с Венерой, выброс ледяных гигантов Урана и Нептуна, выживание только Земли и Юпитера или только Юпитера. В одном из апокалиптических событий все восемь планет были выброшены.
Другие результаты менее драматичны. Все восемь планет невозмущены, все восемь слегка возмущены или все восемь сильно возмущены.
Хотя в большинстве симуляций все восемь планет выживают, выживание может означать разные вещи. Несмотря на то, что они остаются в Солнечной системе и остаются гравитационно связанными с Солнцем, их орбиты могут быть сильно нарушены. Некоторые из них могут быть даже выброшены в облако Оорта.
Исследователи также составили таблицу десяти наиболее вероятных результатов разрушения планет.
«Мы определили наиболее распространенные пути, по которым планеты может быть потеряна, учитывая, что существует вероятность, превышающая или равная 95 процентам, что ни одна планета не будет потеряна, если звезда пройдет на расстоянии менее 100 а.е.», — пишут они.
- Меркурий сталкивается с Солнце (вероятность 2,54%).
- Марс сталкивается с Солнцем (1,21%).
- Венера сталкивается с другой планетой (1,17%).
- Уран выбрасывается (1,06%).
- Нептун выбрасывается (0,81%).
- Меркурий сталкивается с другой планетой (0,80%).
- Земля сталкивается с другой планетой ( 0,48%).
- Сатурн выбрасывается (0,32%).
- Марс сталкивается с другой планетой (0,27%).
- Земля сталкивается с Солнцем (0,24%). ).
Когда дело доходит до выброшенных планет, Уран и Нептун сталкиваются с худшими шансами. Это неудивительно, поскольку они находятся дальше всего от Солнца и наиболее слабо связаны с ним гравитацией. Также неудивительно, что у Меркурия самые высокие шансы столкнуться с Солнцем. Будучи наименее массивной планетой, она сталкивается с большим риском возмущений из-за пролета звезды.
Что касается Земли, существует множество потенциальных последствий. В приведенном выше списке вероятность столкновения Земли с другой планетой составляет 0,48 процента. Но Землю ждет другая потенциальная судьба, о которой неприятно думать: изгнание в облако Оорта.
«Долгосрочное выживание Земли в облаке Оорта не гарантировано», — невозмутимо заявляют авторы. p>
Заслуживает внимания еще один экзотический результат моделирования: захват Земли проходящей звездой. В этой модели звезда была немного менее массивной, чем Солнце, и двигалась с относительно низкой скоростью, приближаясь к нашей Солнечной системе.
Результатом стало разрушительное уничтожение Солнечной системы в том виде, в котором мы ее знаем. Земля покинула Солнце и убежала вместе со звездой, в то время как шесть других планет врезались в Солнце. Единственной выжившей планетой был Юпитер. В этом нет ничего удивительного, поскольку это самая массивная планета.
В документе представлен широкий спектр последствий, включая столкновение Луны с Землей, захват Земли и Луны проходящей звездой и даже все планеты. и их луны уничтожаются. Но вероятность того, что это произойдет, чрезвычайно мала.
Но насколько вероятно, что Земля останется пригодной для жизни в таком столкновении? Если орбита Земли изменится, в результате на планете станет теплее или холоднее.
Есть еще больше потенциальных судеб. Земля могла бы существовать как планета-изгой в течение миллиона лет или около того, пока ее поверхность не замерзнет. Или, может быть, если бы он действительно был захвачен звездой-изгоем, он каким-то образом был бы пригоден для жизни в каком-то новом устройстве.
В конечном счете, шансы на пролет звезды на расстоянии 100 а.е. бесконечно малы. И моделирование показывает, что если бы это действительно произошло, наиболее вероятным результатом на сегодняшний день будет то, что все восемь планет выживут, хотя и на орбитах, немного отличающихся от тех, по которым они следуют сейчас.
«Несмотря на разнообразие потенциальных путей эволюции , высока вероятность того, что текущая ситуация в нашей Солнечной системе не изменится», — заключают авторы.
Эта статья была первоначально опубликована изданием Universe Today. Прочтите оригинал статьи.
