Τρεις αστροφυσικοί προσομοίωσαν 672 σενάρια για τον θάνατο του Ήλιου -Τι εντόπισαν για τη Γη
Για μεγάλο χρονικό διάστημα, η επικρατούσα θεωρία ήταν ότι ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας θα επιβίωναν για δισεκατομμύρια χρόνια μετά τον θάνατο του Ήλιου
Snapshot
- Νέα μοντέλαχνουν ότι οι εξωτερικοί πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος πιθανόν να διαλυθούν σε περίπου 1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά τον θάνατο του Ήλιου, αντί για πεντάκις εκατομμύρια χρόνια όπως πιστευόταν.
- Ο Ήλιος αναμένεται να χάσει τη μάζα του με διαδοχικές εκρήξεις αστρικής ύλης, προκαλώντας ταχύτερη και πιο χαοτική ανατροπή στις τροχιές των πλανητών.
- Περίπου το 96% των μοντέλων με έντονες εκτινάξεις δείχνουν αστάθεια ή διάλυση των πλανητικών συστημάτων μέσα στα πρώτα 3 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη μετατροπή του Ήλιου σε λευκό νάνο.
- Ορισμένα πλανητικά συστήματα διατηρούν σταθερότητα σε σενάρια με ηπιότερες εκτινάξεις, ενώ άλλες τροχιές οδηγούν σε συγχρονισμούς που δεν εμφανίζονται σε περιπτώσεις ομαλής απώλειας μάζας.
- Έως και το 40% των συστημάτων βιώνει διαταραχές ή βίαιη διασπορά πλανητών πριν ολοκληρωθεί η απώλεια μάζας του Ήλιου.
Νέα μοντέλα δείχνουν ότι οι εξωτερικοί πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος ενδέχεται να μην επιβιώσουν για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα μετά τον θάνατο του Ήλιου όσο πίστευαν μέχρι σήμερα οι επιστήμονες. Ο χρόνος μέχρι τη διάλυσή τους περιορίζεται από ένα πεντάκις εκατομμύριο χρόνια σε περίπου 1 δισεκατομμύριο χρόνια.
Για μεγάλο χρονικό διάστημα, η επικρατούσα θεωρία ήταν ότι ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας θα επιβίωναν για δισεκατομμύρια χρόνια μετά τον θάνατο του Ήλιου, μέχρι να διαταραχθούν οι τροχιές τους από κάποιο διερχόμενο άστρο. Η Γη, στην οποία ζούμε, πιθανότατα θα έχει πάψει να υπάρχει πολύ νωρίτερα. Ωστόσο, ακόμη και οι γιγάντιοι πλανήτες μπορεί να μην καταφέρουν να επιβιώσουν.
Το γεγονός ότι η μοίρα του Ηλιακού Συστήματος συνδέεται με εκείνη του Ήλιου δεν προκαλεί έκπληξη. Αυτό που αλλάζει είναι ο τρόπος με τον οποίο αναμένεται να εξελιχθεί το τέλος του: θα είναι πιο βίαιο και θα έρθει πολύ νωρίτερα απ' ό,τι εκτιμούσαν οι επιστήμονες.
Οι θεωρητικοί αστροφυσικοί Konstantin Batygin και Jim Fuller, από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας (Caltech), σε συνεργασία με τον Fred Adams από το Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν, κατέληξαν σε αυτό το συμπέρασμα σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό The Astrophysical Journal Letters.
Ένας διαφορετικός τρόπος με τον οποίο πεθαίνει ένα άστρο
Τα προηγούμενα μοντέλα υπέθεταν ότι το εξωτερικό τμήμα του Ηλιακού Συστήματος θα μπορούσε να παραμείνει ανέπαφο για δισεκατομμύρια χρόνια, προτού ένα διερχόμενο άστρο διαταράξει τις τροχιές των πλανητών. Η νέα μελέτη δείχνει ότι ενδέχεται να ακολουθήσει μια ταχύτερη και πιο χαοτική ανατροπή, η οποία θα προκληθεί από τον ίδιο τον Ήλιο καθώς θα φτάνει στο τέλος της ζωής του.
Η βασική διαφορά αφορά τον τρόπο με τον οποίο ο Ήλιος θα χάσει τη μάζα του. Αντί να θεωρήσουν ότι η απώλεια θα είναι ομαλή και σταδιακή, οι ερευνητές εξέτασαν το ενδεχόμενο να αποβάλει το εξωτερικό του περίβλημα μέσα από διαδοχικές εκρήξεις και εκτινάξεις αστρικής ύλης.
«Τα πάντα αλλάζουν όταν το περίβλημα αποβάλλεται σε διαδοχικά τμήματα», έγραψαν οι συγγραφείς της μελέτης.
Για να διερευνήσουν αυτό το ενδεχόμενο, οι επιστήμονες συνδύασαν ένα λεπτομερές μοντέλο της εξέλιξης του Ήλιου με προγράμματα υπολογιστών που παρακολουθούν τις μεταβολές στις τροχιές των τεσσάρων εξωτερικών πλανητών. Εξέτασαν επίσης αν η απώλεια μάζας θα συμβαίνει σε όλη τη διάρκεια της εξέλιξης του Ήλιου προς το στάδιο του ερυθρού γίγαντα ή μόνο κατά τα τελευταία στάδια της ζωής του.
Εκατοντάδες προσομοιώσεις και παρακολούθηση για 3 δισεκατομμύρια χρόνια
Η ερευνητική ομάδα πραγματοποίησε 672 προσομοιώσεις σεναρίων, στα οποία ο Ήλιος έχανε τη μάζα του με διαδοχικές εκτινάξεις διαφορετικού μεγέθους. Για λόγους σύγκρισης, οι επιστήμονες μοντελοποίησαν επίσης περιπτώσεις στις οποίες η απώλεια μάζας γινόταν ομαλά.
Στη συνέχεια, παρακολούθησαν την εξέλιξη κάθε πλανητικού συστήματος για διάστημα 3 δισεκατομμυρίων ετών, προκειμένου να διαπιστώσουν αν παρέμενε σταθερό.
Η μελέτη ξεκινά να μετρά τον χρόνο από τη στιγμή που ο Ήλιος μετατρέπεται σε λευκό νάνο, με τη χρονική στιγμή t = 0 να αντιστοιχεί στο τέλος της απώλειας μάζας του. Ωστόσο, το πιο εντυπωσιακό εύρημα είναι ότι ακόμη και ένα πλανητικό σύστημα που φαίνεται απολύτως σταθερό μπορεί να διαλυθεί δισεκατομμύρια χρόνια αργότερα.
Όπως επισημαίνουν οι ερευνητές στη λεζάντα των διαγραμμάτων των τροχιών, «συστήματα που φαίνονται άψογα μπορούν να κρύβουν αστάθειες οι οποίες εκδηλώνονται έπειτα από δισεκατομμύρια χρόνια».
Σημειώνουν επίσης ότι, στο βασικό μοντέλο τους, όπου χρησιμοποιήθηκε συγκεκριμένο μέγεθος εκτινάξεων αστρικής ύλης, ορισμένοι πλανήτες είχαν ήδη αρχίσει να διασταυρώνουν τις τροχιές τους ή είχαν ανταλλάξει θέσεις μέχρι τη στιγμή που ο Ήλιος μετατράπηκε σε λευκό νάνο.
Δεν θα καταφέρουν όλοι οι πλανήτες να επιβιώσουν
Στη συντριπτική πλειονότητα των προσομοιώσεων που περιλάμβαναν μεγαλύτερες εκτινάξεις αστρικής ύλης, τα αποτελέσματα ήταν δυσοίωνα. Σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο The Astrophysical Journal Letters, έως και το 96% των πλανητικών συστημάτων έγινε ασταθές μέσα στα πρώτα 3 δισεκατομμύρια χρόνια από τη στιγμή που ο Ήλιος μετατράπηκε σε λευκό νάνο.
Περίπου το 40% των συστημάτων υπέστη διαταραχές ή βίαιη διασπορά των πλανητών ακόμη νωρίτερα, προτού ο Ήλιος ολοκληρώσει την απώλεια της μάζας του.
Τα αποτελέσματα διέφεραν ανάλογα με το σενάριο. Σε ορισμένες προσομοιώσεις, πλανήτες εκτοξεύθηκαν εντελώς έξω από το Ηλιακό Σύστημα, ενώ σε άλλες ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας αντάλλαξαν τις τροχιές τους.
Ωστόσο, δεν κατέρρευσαν όλα τα συστήματα. Σε σενάρια με ηπιότερες εκτινάξεις, ορισμένα ζεύγη πλανητών οδηγήθηκαν σε συγχρονισμένες τροχιές, με κάποια από αυτά να παραμένουν σταθερά σε όλη τη διάρκεια των 3 δισεκατομμυρίων ετών που διήρκεσαν οι προσομοιώσεις.
Οι συγγραφείς υπογραμμίζουν ότι δεν είναι κάθε αναδιάταξη των πλανητών καταστροφική. Παράλληλα, η σταδιακή και τυχαία μεταβολή των τροχιών μπορεί να έχει μια πιο λεπτή επίδραση: να οδηγήσει περιστασιακά τους πλανήτες σε τροχιακούς συντονισμούς μέσης κίνησης, δηλαδή σε συγκεκριμένες αναλογίες των περιόδων περιφοράς τους γύρω από τον Ήλιο. Τέτοιοι συντονισμοί δεν μπορούν να προκύψουν στο μοντέλο της ομαλής, αργής απώλειας μάζας.
