Saulės sistema gali subyrėti 100 kartų greičiau, nei manyta: mokslininkai aptiko netikėtą priežastį

Milijardus metų planetos sukasi aplink Saulę, išlaikydamos savo orbitas ir sudėtingą gravitacinę pusiausvyrą. Ilgą laiką mokslininkai manė, kad net ir mūsų žvaigždei baigus savo gyvenimą, bent jau tolimiausios Saulės sistemos planetos galėtų išlikti stabilios dar dešimtis milijardų metų. Tačiau naujas amerikiečių astrofizikų tyrimas pateikė gerokai niūresnį scenarijų. Saulės sistema gali prarasti stabilumą maždaug 100 kartų greičiau, nei buvo prognozuojama anksčiau, o kai kurios planetos gali būti visiškai išmestos į tarpžvaigždinę erdvę.

Šias išvadas pateikė Kalifornijos technologijos instituto mokslininkai Konstantinas Batyginas ir Jimas Fulleris bei Mičigano universiteto astrofizikas Fredas Adamsas. Jų tyrimas, paskelbtas moksliniame žurnale „The Astrophysical Journal Letters“, atskleidė, kad ankstesniuose Saulės sistemos ateities modeliuose galėjo būti nepakankamai įvertintas vienas svarbus reiškinys – netolygus Saulės masės praradimas paskutiniais jos gyvavimo etapais.

Saulės mirtis gali prasidėti gerokai chaotiškiau, nei tikėtasi

Mūsų Saulei dabar yra maždaug 4,6 milijardo metų. Dar apie penkis milijardus metų ji turėtų išlikti pagrindinės sekos žvaigžde, tačiau vėliau pradės smarkiai keistis. Senkant vandenilio atsargoms jos branduolyje, Saulė plėsis ir virs raudonąja milžine. Šiame etape jos išoriniai sluoksniai išsiplės, o vidinės Saulės sistemos sąlygos taps pražūtingos.

Ilgainiui Saulė praras didelę dalį savo masės ir virs baltąja nykštuke – mažu, itin tankiu žvaigždės likučiu. Anksčiau manyta, kad toks masės praradimas vyks gana tolygiai. Pagal šiuos modelius išorinės planetos, tokios kaip Jupiteris, Saturnas, Uranas ir Neptūnas, galėtų pamažu nutolti nuo Saulės ir išlaikyti gana stabilias orbitas.

Tačiau naujasis tyrimas rodo, kad tikrovė gali būti visai kitokia. Mokslininkai nagrinėjo galimybę, jog Saulė materiją praras ne tolygiai, o tūkstančiais atskirų, nevienodomis kryptimis vykstančių išmetimų. Kiekvienas toks įvykis nežymiai pakeistų pačios Saulės judėjimą, o kartu paveiktų jos gravitacinį ryšį su planetomis.

Pavieniui šie pokyčiai būtų labai maži, tačiau per ilgą laiką jie galėtų susikaupti ir sujaukti iki tol stabilią planetų judėjimo sistemą. Būtent tokį scenarijų mokslininkai nusprendė patikrinti kompiuteriniais modeliavimais.

Rezultatai nustebino: net 37 iš 48 scenarijų planetų orbitos pradėjo kirstis

Tyrėjai atliko beveik 700 skirtingų modeliavimų, kuriuose nagrinėjo, kaip išorinės planetos reaguotų į įvairaus intensyvumo Saulės masės praradimą. Ypatingas dėmesys skirtas 48 scenarijams, kuriuose buvo taikytos mokslininkų pasirinktos realistiškesnės sąlygos.

Rezultatai parodė, kad 37 iš 48 modeliavimų išorinių planetų orbitos pradėjo kirstis dar Saulei nebaigus prarasti išorinių sluoksnių. Tai reiškia, kad ilgai egzistavusi planetų judėjimo tvarka galėtų pradėti irti gerokai anksčiau, nei numatė ankstesni skaičiavimai.

Kai kuriuose scenarijuose Uranas ir Neptūnas pakeitė savo orbitų išsidėstymą, priartėjo prie Jupiterio orbitos arba patyrė stiprius gravitacinius sutrikimus. Dar dramatiškesnis likimas galėtų ištikti Saturną. Viename iš modeliavimų ši milžiniška planeta buvo išstumta iš Saulės sistemos ir tapo laisvai kosmose keliaujančiu pasauliu.

Mokslininkai nustatė, kad pagal jų pasirinktą modelį maždaug 90 procentų scenarijų išorinė Saulės sistemos dalis per tris milijardus metų nuo Saulės virtimo baltąja nykštuke patyrė didelį orbitų nestabilumą. Kai kuriais atvejais planetų sistemos ardymasis prasidėjo dar anksčiau.

Anksčiau vertinta, kad net atsižvelgus į Saulės evoliuciją ir kitų žvaigždžių gravitacinį poveikį išorinės planetos galėtų išlikti stabilios apie 100 milijardų metų. Dabar naujasis modelis rodo, kad reikšmingi pokyčiai gali prasidėti maždaug po milijardo metų nuo baltosios nykštukės susiformavimo.

Tačiau šie procentai nėra tiesiogiai išmatuota tikimybė, kad planetos būtinai žus. Jie apibūdina konkrečių kompiuterinių modeliavimų rezultatus, kurie priklauso nuo prielaidų apie būsimos Saulės masės praradimą.

Ar tai reiškia, kad Žemei gresia pavojus?

Nors tyrimo išvados skamba grėsmingai, žmonijai dėl jų artimiausioje ateityje nerimauti nereikia. Kalbama apie procesus, kurie galėtų vykti tik po milijardų metų. Be to, tyrimas pirmiausia nagrinėjo išorinių planetų, o ne dabartinės Žemės orbitos stabilumą.

Žemės ateitis susijusi su kur kas ankstesniais Saulės evoliucijos etapais. Dar prieš Saulei tampant baltąja nykštuke, didėjantis jos šviesis ir temperatūra ilgainiui padarys mūsų planetą netinkamą dabartinei gyvybei. Todėl naujai apskaičiuotas tolimųjų planetų orbitų nestabilumas nekeičia svarbiausių prognozių apie Žemės gyvenamumo ateitį.

Šis atradimas mokslininkams svarbus dėl kitos priežasties. Mūsų galaktikoje yra daugybė į Saulę panašių žvaigždžių, kurios gyvenimo pabaigoje taip pat netenka didelės savo masės dalies. Jeigu tokie netolygūs medžiagos išmetimai iš tiesų dažni, jie galėtų paaiškinti, kodėl aplink kai kurias mirštančias žvaigždes planetų sistemos tampa nestabilios, o kosmose aptinkama laisvai klajojančių planetų.

Taigi naujasis tyrimas nereiškia, kad Saulės sistema staiga priartėjo prie savo pabaigos. Jis rodo, kad net po milijardų metų atrodžiusi stabili planetų tvarka gali būti gerokai trapesnė, nei iki šiol manė astronomai. Ir didžiausią chaosą sukeltų ne iš kosmoso atskriejusi svetima žvaigždė, o pati Saulė, paskutiniais savo gyvenimo etapais pradėjusi keistis.