Saulės sistema visiškai subyrės anksčiau nei galvojome

Vieną dieną mūsų Saulė mirs, išmesdama didelę dalį savo masės, kol jos šerdis susitrauks į baltąją nykštukę, palaipsniui vėsdama, kol galiausiai, praėjus tūkstančiui trilijonų metų, liks tik šaltu, tamsiu, negyvu uolienos luitu.

Bet likusios Saulės sistemos dalies tuo metu jau nebebus. Remiantis naujais modeliavimais, prireiks vos 100 milijardų metų, kol visos likusios planetos „nuriedės“ per galaktiką, palikdamos mirštančią Saulę toli už nugaros.

Astronomai ir fizikai šimtus metų bandė suprasti galutinį Saulės sistemos likimą.

„Ilgalaikio dinaminio Saulės sistemos stabilumo supratimas yra vienas iš seniausių astrofizikos užsiėmimų, grįštant prie paties Niutono, kuris spėjo, kad abipusė planetų sąveika galų gale pavers sistemą nestabilia“, – rašė naujame darbe astronomai Jon Zink iš Kalifornijos universiteto, Konstantin Batygin iš „Caltech“ ir Fred Adams iš Mičigano universiteto.

Bet tai daug kebliau, nei gali atrodyti. Kuo daugiau kūnų, dalyvaujančių dinaminėje sistemoje, sąveikauja tarpusavyje, tuo sudėtingiau ta sistema auga ir sunkiau ją numatyti. Tai vadinama N-kūno problema.

Dėl šio sudėtingumo neįmanoma nustatyti deterministinių Saulės sistemos objektų orbitų prognozių praėjus tam tikriems laikotarpiams. Praėjus maždaug 5–10 milijonų metų, tikrumo lieka nedaug.

Bet jeigu mes galime išsiaiškinti, kas nutiks mūsų Saulės sistemai, tai mums pasakytų ką nors apie tai, kaip Visata gali vystytis kur kas ilgesnį laiko tarpą nei yra dabartinis jos amžius – 13,8 mlrd.

1999 m. astronomai prognozavo, kad Saulės sistema lėtai subyrės per mažiausiai milijardą milijardų – tai yra 10^¹⁸ arba kvintilijonų – metų laikotarpį. Jie skaičiavo, kiek laiko užtruks, kol orbitiniai Jupiterio ir Saturno rezonansai atskirs Uraną.

Anot tyrimo komandos, atlikus šį skaičiavimą buvo palikta keletas svarbių veiksnių, kurie galėtų greičiau sutrikdyti Saulės sistemą.

Pirma, ten yra Saulė.

Maždaug po 5 milijardų metų, jai mirštant, Saulė išsipūs į raudonąją milžinę, apimančią Merkurijų, Venerą ir Žemę. Tada ji išstums beveik pusę savo masės, vėjų nupūstą į kosmosą; likusi baltoji nykštukė sudarys apie 54 procentus dabartinės Saulės masės.

Šis masės praradimas sušvelnins Saulės gravitacinį sukibimą su likusiomis planetomis, Marsu ir išoriniais dujų ir ledo milžinais, Jupiteriu, Saturnu, Uranu ir Neptūnu.

Antra, Saulės sistemai skriejant aplink galaktikos centrą, kitos žvaigždės turėtų būti pakankamai arti, kad sutrikdytų planetų orbitas, maždaug kartą per 23 milijonus metų.

„Įvertinus Saulės masės nuostolius ir kitų planetų orbitų pokyčius, šie susitikimai taps vis svarbesni“, – rašė mokslininkai.

„Turint pakankamai laiko, kai kurios iš šių žvaigždžių bus pakankamai arti, kad atribotų ar destabilizuotų likusias planetas“.

Skaičiuojant šias papildomas įtakas, komanda atliko 10 N-kūno modeliavimų išorinėms planetoms (atmetant Marsą, nes jo įtaka turėtų būti nereikšminga), naudodama galingą „Shared Hoffman2“ klasterį. Šios simuliacijos buvo padalintos į dvi fazes: iki Saulės masės praradimo pabaigos ir po jos einančios fazės.

Nors 10 simuliacijų nėra didelė statistinė imtis, komanda nustatė, kad kiekvieną kartą vyksta panašus scenarijus.

Saulei pilnai tapus baltąja nykštuke, išorinių planetų orbitos būtų didesnės, tačiau vis tiek išliktų gana stabilios. Tačiau Jupiteris ir Saturnas patektų į stabilų 5:2 rezonansą – kas penkis kartus Jupiteriui apskriejant aplink Saulę, Saturnas tai padarytų du kartus (tą galimą rezonansą pasiūlė daugybę kartų, ne tik Izaokas Niutonas).

Šios išsiplėtusios orbitos, taip pat planetų rezonanso ypatybės, daro sistemą jautresnę praskriejančių žvaigždžių trikdžiams.

Po 30 milijardų metų tokie žvaigždžių sutrikimai tas stabilias orbitas sužadintų chaotiškai, todėl greitai būtų prarandamos planetos. Visos planetos, išskyrus vieną, paliktų savo orbitas ir pabėgtų į galaktiką.

Paskutinė vieniša planeta laikytųsi dar 50 milijardų metų, tačiau jos likimas aiškus. Galų gale, ją taip pat atplėš praskriejančių žvaigždžių gravitacinė įtaka. Galų gale, praėjus 100 milijardų metų po Saulės virtimo baltąja nykštuke, Saulės sistemos nebeliks.

Tai žymiai trumpesnis laikotarpis nei buvo pasiūlyta 1999 m. Ir, tyrėjai atidžiai pažymi, kad tai priklauso nuo dabartinių galaktikos aplinkos stebėjimų ir žvaigždžių judėjimo įverčių, kurie abu gali pasikeisti. Taigi, tai jokiu būdu nėra iškalta akmenyje.

Net jeigu Saulės sistemos žlugimo laiko skaičiavimai pasikeis, tai vis tiek yra daugybė milijardų metų. Tikimybė, kad žmonija gyvuos pakankamai ilgai, kad tai pamatytų, yra menka.

Tad miegokite ramiai!

Tyrimas buvo paskelbtas leidinyje „The Astronomical Journal“.