Ученые не учли одну гипотезу, но это изменило всю теорию: нашего космического дома не станет значительно раньше, чем мы думали.
Солнечная система перестанет существовать не через десятки миллиардов лет, а значительно раньше. Внутренние планеты, включая и нашу Землю, будут поглощены светилом, а внешние погибнут в результате столкновений между собой или просто будут выброшены за пределы нашей системы.
К такому выводу пришли астрофизики Константин Батыгин и Джим Фуллер из Калифорнийского технологического института и Фред Адамс из Мичиганского университета, говорится в публикации ScienceAlert.
Какая теория эволюции Солнечной системы царит в научном мире
Солнце, как и любое светило, должно пройти полный жизненный цикл и в конечном итоге умереть. Сейчас оно находится на пике своей жизни. Его возраст составляет около 4,6 млрд лет. Светило постепенно сжигает водород, находящийся в его ядре. Однако примерно через 5 миллиардов лет запасы водорода иссякнут, и тогда Солнце приступит к сжиганию гелия.
Этот процесс будет сопровождаться стремительным расширением светила. На такой стадии жизни звезды называются красными гигантами. Наш гигант расширится до орбит Меркурия, Венеры и, возможно, Земли. Соответственно, Солнце постепенно поглотит все эти внутренние планеты своей системы. Но прежде чем они будут поглощены, на Земле исчезнет любая жизнь. Из-за расширения светила температура на планете катастрофически вырастет, вода испарится, и жизнь на ней станет невозможной.
После того как ресурсы топлива у Солнца иссякнут, оно сбросит свои внешние газопылевые оболочки и начнет обратный процесс – сжатие. Оно сжимется примерно до размеров Земли, однако будет иметь колоссальную плотность и станет очень горячим. Эта стадия жизни звезды называется белым карликом. В таком виде белого карлика, постепенно остывая, Солнце будет существовать очень долго – десятки или сотни миллиардов лет.
При этом считалось, что внешние планеты Солнечной системы – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун еще долго будут оставаться на своих орбитах, вращаясь вокруг умирающей звезды. Но современные расчеты ученых показывают, что это не так.
Полный хаос в Солнечной системе начнется значительно раньше
Будущее Солнечной системы может оказаться значительно менее стабильным, чем предполагали астрономы ранее. Новое исследование свидетельствует о том, что на судьбу планет будет влиять не только эволюция Солнца, но и неравномерный характер потери им вещества в конце жизненного цикла.
До сих пор ученые преимущественно считали, что после превращения Солнца в белого карлика внешние планеты смогут сохранять свои орбиты в течение миллиардов лет. По установившимся прогнозам, примерно через шесть миллиардов лет наша звезда сбросит внешние слои и потеряет около половины первоначальной массы.
Однако команда астрофизиков поставила под сомнение такой сценарий. Ученые предполагают, что потеря солнечной массы может происходить не плавно, а серией отдельных мощных выбросов. Каждое такое событие способно менять движение Солнца и влиять на гравитационное равновесие всей планетной системы.
Батыгин объяснил, что ключевое отличие нового подхода заключается в переходе от модели постепенного уменьшения массы звезды к сценарию, в котором вещество теряется отдельными порциями. По его словам, именно эта особенность существенно меняет прогноз относительно дальнейшего поведения планет.
Компьютерные модели обнаружили угрозу для внешних планет
Чтобы проверить гипотезу, исследователи провели серию компьютерных симуляций, в которых воссоздали различные варианты эволюции Солнца. Особое внимание уделили тому, как периодические выбросы вещества могут влиять на орбиты отдаленных планет.
В самой реалистичной группе, состоящей из 48 моделей, в 37 случаях внешние планеты начинали существенно менять траектории движения и пересекать орбиты друг друга. В отдельных симуляциях нарушение орбитальной упорядоченности возникало еще до того, как Солнце сбрасывало значительную часть внешних оболочек.
Возможные последствия такого развития событий довольно драматичны. Уран и Нептун могут поменяться местами, сместиться на орбиты, близкие к Юпитеру, или подвергнуться другим масштабным изменениям. Сатурн в некоторых сценариях вообще может быть выброшен за пределы Солнечной системы.
В целом результаты моделирования показали, что примерно в 90% рассмотренных сценариев планетная система теряла стабильность в течение трех миллиардов лет после того, как Солнце становилось белым карликом.
Почему это открытие важно для исследования других звезд
Выводы ученых могут изменить подходы к изучению того, как планетные системы переживают завершающие этапы существования своих звезд. Если потеря массы происходит неравномерно, даже системы, которые сначала кажутся стабильными, могут впоследствии подвергаться серьезным гравитационным нарушениям.
Авторы подчеркивают, что этот механизм важен не только для Солнечной системы. Значительное количество звезд завершает свою эволюцию через процессы, подобные тем, которые ожидают наше Солнце. Следовательно, аналогичные изменения могут происходить и во многих других планетных системах Млечного Пути.
В то же время полученные результаты основываются на математическом моделировании возможных сценариев будущего. Они не являются истиной в последней инстанции, но показывают наиболее вероятный сценарий развития событий.
