Ένας οδηγός βήμα προς βήμα για την κατάρρευση του ηλιακού μας συστήματος
Το ηλιακό μας σύστημα βρίσκεται σε εξέλιξη. Αργά. Μέσα στα επόμενα πολλά δισεκατομμύρια χρόνια, θα λάβει χώρα μια σειρά από ατυχή γεγονότα, που θα εκτείνονται από το όχι και τόσο σπουδαίο έως το πραγματικά τραγικό. Μετά, το ηλιακό μας σύστημα θα εξαφανιστεί:Όλοι οι πλανήτες θα χαθούν και ο ήλιος θα είναι ένας μοναχικός λευκός νάνος.
(Κάντε μια παύση για να σκουπίσετε τα δάκρυα.)
Θα μας καθοδηγήσω στο μέλλον του ηλιακού μας συστήματος, ένα βήμα τη φορά. Δεδομένου ότι η Γη είναι η βάση μας, θα συμπεριλάβω ένα σημαντικό γεγονός που επηρεάζει τη ζωή στη Γη. Ακολουθούν τα πέντε βήματα που θα ακολουθήσουν:
- 1. Οι ωκεανοί της Γης θα βράσουν.
2. Οι τροχιές των βραχωδών πλανητών μπορεί να είναι ασταθείς, οδηγώντας σε μια πιθανή γιγάντια σύγκρουση μεταξύ των πλανητών.
3. Ο ήλιος θα γίνει κόκκινος γίγαντας και θα καταπιεί τους βραχώδεις πλανήτες.
4. Ένα διερχόμενο αστέρι θα προκαλέσει μια δυναμική αστάθεια μεταξύ των υπόλοιπων πλανητών.
5. Ένα διερχόμενο αστέρι θα απογυμνώσει τον τελικό πλανήτη.
Είναι σχεδόν βέβαιο ότι καθένα από αυτά τα γεγονότα θα συμβεί, με εξαίρεση τον αριθμό 2 (που έχει μόνο μια σχετικά μικρή πιθανότητα). Αλλά θα χρειαστούν περίπου 100 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσουμε στο τέλος.
Ας το φτάσουμε.
Το τέλος του υγρού νερού (και της ζωής) στη Γη
Ο ήλιος ζεσταίνεται όλο και τόσο αργά. Σήμερα, είναι περίπου 30 τοις εκατό πιο φωτεινό από ό,τι αμέσως μετά τον σχηματισμό του. Καθώς ο ήλιος μετατρέπει το υδρογόνο σε ήλιο στον πυρήνα του, το μέσο μοριακό βάρος αυξάνεται, αυξάνοντας έτσι τη θερμοκρασία του πυρήνα και τον ρυθμό της αντίδρασης σύντηξης (που ονομάζεται αλυσίδα πρωτονίου-πρωτονίου). Αυτό αυξάνει αργά την παραγωγή ενέργειας του ήλιου.
Η ζωή όπως την ξέρουμε απαιτεί υγρό νερό. Προκειμένου να διατηρηθεί το νερό σε υγρή μορφή στην επιφάνεια ενός πλανήτη, πρέπει να υπάρχει μια ισορροπία μεταξύ της ενέργειας που εισέρχεται και της ενέργειας που εξέρχεται που διατηρεί το σωστό εύρος θερμοκρασίας.
Το ενεργειακό ισοζύγιο προσαρμόζεται πάντα από μόνο του. Εάν η ποσότητα των αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα της Γης αυξηθεί (όπως συμβαίνει σήμερα), η επίδραση των αερίων του θερμοκηπίου δημιουργεί ένα νέο ενεργειακό ισοζύγιο με θερμότερη επιφάνεια.
Η Γη έχει πράγματι έναν ενσωματωμένο θερμοστάτη:τον κύκλο ανθρακικού-πυριτικού, ο οποίος ρυθμίζει την ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, διατηρώντας έτσι ένα σταθερό κλίμα. Δυστυχώς για εμάς τους ανθρώπους, λειτουργεί σε χρονοδιάγραμμα περίπου ενός εκατομμυρίου ετών, επομένως είναι πολύ αργό για να μας βοηθήσει με το τρέχον πρόβλημα της υπερθέρμανσης του πλανήτη.
Ένας άλλος τρόπος για να θερμανθεί ένας πλανήτης είναι αν αυξηθεί η ποσότητα της εισερχόμενης ενέργειας. Αυτό ακριβώς συμβαίνει καθώς η φωτεινότητα του ήλιου αυξάνεται αργά. Και, παρόλο που υπάρχουν πολύ πιο βραχυπρόθεσμες διακυμάνσεις στο κλίμα της Γης από τις εποχές, αλλαγές στην ατμοσφαιρική σύνθεση (τόσο από ανθρώπινα αέρια του θερμοκηπίου και μερικές φορές από ηφαιστειακή σκόνη) και κύκλους Milankovitch, η επιφάνεια της Γης θερμαίνεται αργά αλλά απαρέγκλιτα λόγω αύξηση της ηλιακής φωτεινότητας.
Σε κάποιο σημείο, η ατμόσφαιρα της Γης δεν θα είναι πλέον σε θέση να διατηρήσει ένα σταθερό ενεργειακό ισοζύγιο και η θέρμανση του θερμοκηπίου θα εισέλθει σε μια φάση φυγής. Σε ένα δραπέτη θερμοκήπιο, υπάρχει ένας βρόχος θετικής ανάδρασης. Η επιφάνεια του πλανήτη γίνεται θερμότερη, γεγονός που προκαλεί την εξάτμιση περισσότερου νερού στην ατμόσφαιρα. Το νερό είναι ένα ισχυρό αέριο του θερμοκηπίου, επομένως αυτό αυξάνει τη δύναμη του φαινομένου του θερμοκηπίου, το οποίο θερμαίνει περαιτέρω την επιφάνεια του πλανήτη.
Μόλις το φαινόμενο του θερμοκηπίου εξαφανιστεί, θα θερμάνει την επιφάνεια της Γης σε σημείο που οι ωκεανοί θα εξατμιστούν πλήρως. Αυτό απλώς θα κάνει τον πλανήτη όλο και πιο ζεστό μέχρι να επιτευχθεί μια νέα ισορροπία, με μια καυτή καυτή επιφάνεια και όλο το νερό παγιδευμένο στην ατμόσφαιρα (πιθανώς σε «υπερκρίσιμη» κατάσταση, που σημαίνει ότι δεν υπάρχει διάκριση μεταξύ υγρού και αερίου). Θα υπάρχουν περισσότεροι υδρατμοί κοντά στην επιφάνεια της Γης αλλά όχι υγρός ωκεανός.
Ένας άλλος τρόπος για να το σκεφτούμε αυτό είναι από την άποψη της «κατοικήσιμης ζώνης»—η περιοχή των τροχιών γύρω από ένα αστέρι μέσα στην οποία ένας πλανήτης μπορεί να διατηρήσει υγρό νερό, υπό την προϋπόθεση ότι έχει κατάλληλη ατμόσφαιρα. Το εσωτερικό άκρο της κατοικήσιμης ζώνης είναι η απόσταση από το άστρο μέσα στο οποίο η ατμόσφαιρα ενός πλανήτη θα υποστεί ανεξέλεγκτη θέρμανση θερμοκηπίου. Αυτήν τη στιγμή, το εσωτερικό άκρο της κατοικήσιμης ζώνης του ήλιου βρίσκεται περίπου στο 95 τοις εκατό της απόστασης Γης-Ήλιου.
Με τον ήλιο που λάμπει, αυτή η εσωτερική άκρη της κατοικήσιμης ζώνης βαδίζει αργά προς τα έξω. Το πότε ακριβώς το εσωτερικό άκρο της κατοικήσιμης ζώνης θα διασχίσει την τροχιά της Γης είναι λίγο δύσκολο να προσδιοριστεί, αλλά οι εκτιμήσεις δείχνουν περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια από τώρα.
Από εκείνο το σημείο και μετά, δεν θα υπάρχει πλέον υγρό νερό στη Γη. Όχι άλλο υγρό νερό δεν σημαίνει άλλη ζωή, τουλάχιστον όπως το ξέρουμε. Σύμφωνα με τα λόγια του σπουδαίου Μελ Μπρουκς:«Πάει ο πλανήτης!»
Χαοτική αποσταθεροποίηση των τροχιών των βραχωδών πλανητών
Οι τροχιές των πλανητών είναι χαοτικές. Με μαθηματική έννοια, αυτό σημαίνει ότι δεν μπορούμε να προβλέψουμε τις ακριβείς θέσεις τους στο μακρινό μέλλον (πέρα από περίπου 10 έως 100 εκατομμύρια χρόνια).
Όταν σκέφτεστε το μέλλον, είναι εύκολο να φανταστείτε το χειρότερο. Όταν τα παιδιά μου σέρνονταν ακόμα, θα έβρισκα τον εαυτό μου να φαντάζομαι φρικτά μέλλοντα στα οποία έρπονταν από την άκρη, καλά, οτιδήποτε ψηλό. Ευτυχώς, δεν συνέβη ποτέ κάτι τέτοιο. Αλλά η προοπτική με τρομοκρατούσε.
Δεδομένου ότι οι τροχιές των βραχωδών πλανητών είναι χαοτικές, δεν μπορούμε να γνωρίζουμε το μέλλον τους. Θα έπρεπε απλώς να υποθέσουμε ότι οι τροχιές τους θα παραμείνουν ωραίες και σταθερές για πάντα; Ή, όπως ένας νεαρός γονέας, θα πρέπει να υποθέσουμε το χειρότερο, ότι τα πράγματα θα πάνε κατά κάποιον τρόπο τρομερά στραβά;
Οι υπολογιστές μπορούν να μας βοηθήσουν να βρούμε μια απάντηση, αν και πιθανολογική. Χρησιμοποιώντας κώδικες σχεδιασμένους να ακολουθούν τις τροχιές των πλανητών προς τα εμπρός στο χρόνο, μπορούμε να προσομοιώσουμε πολλά πιθανά μέλλοντα για το ηλιακό σύστημα. Κάθε προσομοίωση ξεκινά από πολύ ελαφρώς διαφορετικές θέσεις για τους πλανήτες σήμερα και στη συνέχεια τις προβάλλει στο μέλλον. Γνωρίζουμε τις θέσεις των πλανητών με μεγάλη ακρίβεια, αλλά υπάρχουν αβεβαιότητες σε επίπεδο χιλιοστών έως μέτρων και αυτές οι αβεβαιότητες μεγεθύνονται από το χάος.
Ορισμένες προσομοιώσεις διαπιστώνουν ότι η τροχιά του Ερμή θα γίνει εξαιρετικά τεντωμένη ή εκκεντρική. Αυτό μπορεί να συμβεί εάν ο Ερμής εισέλθει σε «κοσμικό συντονισμό» με τον Δία. Ο συντονισμός προκαλεί μια τροχιακή ευθυγράμμιση μεταξύ των δύο πλανητών στην οποία οι αψιδιακές γραμμές των πλανητών - η γραμμή που συνδέει τον ήλιο με τη θέση της πλησιέστερης προσέγγισης - αρχίζουν να προχωρούν μεταξύ τους, διατηρώντας την ευθυγράμμισή τους για πολλές χιλιάδες χρόνια. Αυτό δρα για να επεκτείνει σταδιακά την τροχιά του Ερμή με δραματικό τρόπο:
Μόλις η τροχιά του Ερμή τεντωθεί τόσο πολύ που διασχίσει την τροχιά της Αφροδίτης, όλα τα τρελά πράγματα μπορούν να συμβούν. Ο υδράργυρος μπορεί να έρθει τόσο κοντά στον ήλιο που να καταποντιστεί. Μια άλλη πιθανότητα είναι ο Ερμής να συγκρουστεί με την Αφροδίτη. Ίσως το πιο δραματικό (και τραγικό) αποτέλεσμα που έχει δει μέχρι σήμερα είναι ότι είναι πιθανό ο Ερμής να καταλήξει να διαταράξει τις τροχιές των άλλων βραχωδών πλανητών σε σημείο να πυροδοτήσει μια σύγκρουση μεταξύ Γης και Άρη, όπως μπορείτε να δείτε σε αυτή την εικόνα:
Ποια είναι η πιθανότητα να συμβεί αυτό; Θα συγκρουστεί πραγματικά η Γη με τον Άρη σε 3 δισεκατομμύρια χρόνια; Η πιο αυστηρή μελέτη μέχρι σήμερα, από το 2009, έδειξε ότι υπάρχει περίπου 1 τοις εκατό πιθανότητα ο Ερμής να εισέλθει στον κοσμικό συντονισμό με τον Δία και να προκαλέσει όλεθρο τα επόμενα 5 δισεκατομμύρια χρόνια. Ακόμα κι αν ο Ερμής εισέλθει στον συντονισμό, υπάρχει μόνο μια μικρή πιθανότητα σύγκρουσης με τη Γη. Είναι πολύ πιο πιθανό ο Ερμής απλά να πέσει στον ήλιο ή να συγκρουστεί με την Αφροδίτη.
Με άλλα λόγια, υπάρχει 99 τοις εκατό πιθανότητα οι τροχιές των βραχωδών πλανητών να συνεχίσουν να μεγεθύνονται γύρω από τον ήλιο σαν ρολόι, τουλάχιστον έως ότου ο ίδιος ο ήλιος αρχίσει να αλλάζει…
Ο ήλιος θα εξελιχθεί σε κόκκινο γίγαντα, θα καταπιεί τους εσωτερικούς πλανήτες και θα γίνει ένας λευκός νάνος
Σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια, ο πυρήνας του ήλιου θα ξεμείνει από υδρογόνο, το καύσιμο του αντιδραστήρα σύντηξης του. Ο ήλιος θα συνεχίσει να συγχωνεύει υδρογόνο σε ένα διαστελλόμενο κέλυφος και αυτό θα φουσκώσει τον ήλιο σε έναν κόκκινο γίγαντα.
Ο Betelgeuse, ο φωτεινός δεξιός ώμος του Ωρίωνα, είναι ένα καλό παράδειγμα κόκκινου γίγαντα. Ο ήλιος θα είναι ένας κόκκινος γίγαντας για περίπου μισό δισεκατομμύριο χρόνια. Θα αυξηθεί σε φωτεινότητα, μετατοπίζοντας την κατοικήσιμη ζώνη προς τα έξω για να περιλάβει τον Δία και τον Κρόνο. Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, τα μεγάλα φεγγάρια των γιγάντιων πλανητών μπορεί να έχουν τις συνθήκες για υγρό νερό στις επιφάνειές τους. Πολλά από αυτά τα φεγγάρια έχουν πολύ νερό στο εσωτερικό τους, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων (το πιο διάσημο, της Ευρώπης) με υγρούς ωκεανούς κάτω από παγωμένα κοχύλια. Ο Γανυμήδης, το μεγαλύτερο φεγγάρι του ηλιακού συστήματος, έχει μάζα περίπου 40 φορές μικρότερη από τη Γη, αλλά πιστεύεται ότι είναι περίπου το μισό νερό! Αυτό καθιστά τον προϋπολογισμό νερού του Γκανιμήδη σημαντικά μεγαλύτερο από αυτόν της Γης, καθώς ο πλανήτης μας είναι μόνο περίπου 1 μέρος νερού στα 1000 κατά μάζα. Ο Γανυμήδης θα κάνει το ωκεάνιο φεγγάρι σε περίπου 7 δισεκατομμύρια χρόνια.
Οι τροχιές των πλανητών θα προσαρμοστούν στον μεταβαλλόμενο ήλιο. Οι εσωτερικοί πλανήτες θα καταποντιστούν όταν ο ήλιος είναι ένας κόκκινος γίγαντας. Πλανήτες μακριά από τον ήλιο θα επεκταθούν σε ευρύτερες τροχιές καθώς ο ήλιος χάνει μάζα από ισχυρούς ανέμους που ρέουν από την επιφάνειά του. Καθώς η βαρύτητα του ήλιου εξασθενεί, η τροχιά ενός πλανήτη διευρύνεται φυσικά, όπως ένας γυαλιστερός που χάνει την ένταση του και απλώνεται με την ηλικία.
Τώρα, ένας κόκκινος γίγαντας είναι μεγάλος . Ο ήλιος θα διαστέλλεται κατά περίπου 100 για να γίνει ένας κόκκινος γίγαντας και θα εκτείνεται περίπου όσο η τρέχουσα τροχιά της Γης. Ο πλανήτης μας βρίσκεται στο χείλος του γκρεμού:Δεν ξέρουμε αν θα τον καταπιεί ο ήλιος ή αν θα διαφύγει σε μια μεγαλύτερη τροχιά.
Εν τω μεταξύ, ο πυρήνας του ήλιου θα συστέλλεται έως ότου η αυξημένη θερμοκρασία και πίεση επιτρέψουν τη σύντηξη ηλίου. Θα υπάρξουν μερικές λάμψεις, και στη συνέχεια ο ήλιος θα φουσκώσει τα εξωτερικά του στρώματα ως ένα «πλανητικό νεφέλωμα» (το οποίο δεν έχει καμία σχέση με πλανήτες - είναι απλώς ένα παλιό όνομα που έχει κολλήσει). Αυτό που θα μείνει από τον ήλιο είναι ο πυρήνας του, ένας μικρός λευκός νάνος που δεν κάνει τίποτα άλλο παρά να δροσίζεται αργά για την αιωνιότητα.
Οι λευκοί νάνοι είναι σχεδόν τόσο μαζικοί όσο ο ήλιος, αλλά μόνο όσο η Γη. Αυτό τους δίνει εξαιρετικά ισχυρή επιφανειακή βαρύτητα και οποιοδήποτε υλικό βαρύτερο από το υδρογόνο ή το ήλιο εγκαθίσταται έξω από την ατμόσφαιρά τους και στα ίδια τα αστέρια σε ημέρες έως μήνες—ένα αστρονομικό βλεφαράκι.
Όταν κοιτάμε τους λευκούς νάνους, ένα μεγάλο μέρος τους φαίνεται να είναι «μολυσμένο»:Αντί να έχουν καθαρά φάσματα υδρογόνου ή ηλίου, τα εξωτερικά τους στρώματα είναι μολυσμένα με βραχώδες (ή μερικές φορές πλούσιο σε πάγο) υλικό. Επειδή θα έπρεπε να καθιζάνει πολύ γρήγορα, αυτό το βραχώδες υλικό πρέπει να συγκρούστηκε με τον λευκό νάνο πολύ πρόσφατα.
Οι λευκοί νάνοι μπορεί να μολύνονται από μια αργή ροή υλικού που πέφτει στην επιφάνειά τους από δίσκους συντριμμιών σε πολύ κοντινές τροχιές. Τα συντρίμμια προέρχονται από μικρά σώματα που πυροβολήθηκαν βαρυτικά από τους πλανήτες κατά τη διάρκεια και μετά την τροχιακή τους μετατόπιση. Δεδομένου ότι ένας λευκός νάνος είναι ένας μικροσκοπικός στόχος, τα μικρά σώματα δεν προσκρούουν στο αστέρι, αλλά αντιθέτως διασπώνται από τη βαρύτητα του, περιστρέφοντας δίσκους βράχων που γίνονται σκόνη καθώς περιφέρονται πολύ κοντά στον λευκό νάνο.
Σε περίπου 7 δισεκατομμύρια χρόνια, ο ήλιος θα είναι ένας λευκός νάνος. Η Γη είτε θα έχει καταπιεί ο κόκκινος γίγαντας ήλιος είτε απλώς θα έχει ψηθεί καλά. Από μακρινό παρατηρητή, ο μόνος υπαινιγμός ότι μια ανοιχτόχρωμη μπλε κουκκίδα κάποτε περιφερόταν γύρω από αυτόν τον λευκό νάνο, θα είναι μερικές χαρακτηριστικές φασματικές γραμμές — το αίμα από ένα νεκρό πλανητικό σύστημα.
Σε αυτό το σημείο, η ιστορία μας μοιάζει με αυτό:
Αυτό όμως δεν είναι το τέλος. Πέντε (ή ίσως έξι, αν η Γη είναι τυχερή) πλανήτες θα επιζήσουν για να δουν τον ήλιο ως λευκό νάνο.
Ένα διερχόμενο αστέρι προκαλεί μια δυναμική αστάθεια μεταξύ των πλανητών
Τίποτα δεν διαρκεί για πάντα (ακόμα και η κρύα βροχή του Νοεμβρίου).
Αφού ο ήλιος γίνει λευκός νάνος, το πλανητικό του σύστημα θα είναι σχεδόν διπλάσιο από το σημερινό του μέγεθος. Όχι φυσικά ως προς τον αριθμό των πλανητών (αντίο, εσωτερικοί βραχώδεις πλανήτες), αλλά ως προς τα μεγέθη των τροχιών των πλανητών που επιβιώνουν. Ο ήλιος θα έχει χάσει περίπου το 40 τοις εκατό της μάζας του, μεγάλο μέρος του θα δημιουργήσει ένα όμορφο πλανητικό νεφέλωμα στο δρόμο του για να γίνει ένας λευκός νάνος. Οι τροχιές των πλανητών θα διευρυνθούν ως απόκριση κατά περίπου 85 τοις εκατό. Η τροχιά του Ποσειδώνα θα αυξηθεί από 30 σε περίπου 55 αστρονομικές μονάδες, σηματοδοτώντας την εξωτερική άκρη των πλανητών.
Θα έπρεπε να είναι απλά ομαλή πλεύση από εδώ στην αιωνιότητα, σωστά; Οι πλανήτες θα βρίσκονται σε ωραίες, σχεδόν κυκλικές τροχιές γύρω από έναν λευκό νάνο. Και αυτό το ενοχλητικό εσωτερικό, χαοτικό μέρος του ηλιακού συστήματος θα έχει καταπιεί ο ήλιος.
Μόνο ένα πράγμα θα μπορούσε ενδεχομένως να θέσει σε κίνδυνο το ηλιακό σύστημα τώρα:άλλα αστέρια.
Τα αστέρια περνούν πολύ χρόνο το ένα κοντά στο άλλο μόνο όταν είναι μωρά. Στα σμήνη γέννησής τους, τα αστέρια συχνά περνούν σχετικά κοντά το ένα στο άλλο. (Ο ακριβής αριθμός εξαρτάται από το μέγεθος και την πυκνότητα του σμήνους γέννησης.) Μερικές φορές τα αστέρια περνούν τόσο κοντά που η βαρύτητα τους επηρεάζει αυτό που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από κάθε αστέρι. Για παράδειγμα, ένα διερχόμενο αστέρι μπορεί να αποσταθεροποιήσει τα πολύ εξωτερικά μέρη του δίσκου σχηματισμού πλανητών ενός άλλου άστρου. Και σε ορισμένες περιπτώσεις, ένα διερχόμενο αστέρι μπορεί ακόμη και να κλέψει έναν πλανήτη πολύ ευρείας τροχιάς. (Αυτή είναι μια πιθανή προέλευση για τον υποθετικό πλανήτη 9.)
Ένα μοντέλο προτείνει ότι οι τροχιές πολύ μακρινών αντικειμένων στη ζώνη Kuiper διαμορφώθηκαν νωρίς στην ιστορία του ηλιακού συστήματος, όταν ένα αστέρι έφτασε σε απόσταση λίγων εκατοντάδων έως χιλίων αστρονομικών μονάδων του ήλιου. (Πρόκειται για ένα αμφιλεγόμενο μοντέλο.) Αυτή είναι μια τυπική απόσταση για την πιο κοντινή συνάντηση που θα είχε ένα αστέρι όπως ο ήλιος σε ένα σμήνος γέννησης όπως αυτό του ήλιου. Αυτή η συνάντηση μπορεί ακόμη και να ήταν η πιο κοντινή συνάντηση που είχε ποτέ ο ήλιος, τουλάχιστον από τη γέννησή του μέχρι να γίνει λευκός νάνος.
Μόλις τα σμήνη γέννησής τους διαλυθούν, τα αστέρια γενικά μένουν μακριά το ένα από το άλλο. Αυτό συμβαίνει επειδή ο χώρος είναι πραγματικά μεγάλος. Δεδομένης της πυκνότητας των αστεριών στη γειτονιά του ήλιου και του πόσο γρήγορα κινούνται, μπορούμε να υπολογίσουμε τον τυπικό χρόνο που χρειάζεται για να περάσει ένα αστέρι σε μια δεδομένη απόσταση από τον ήλιο. Κατά μέσο όρο, ένα άλλο αστέρι περνά μέσα σε 10.000 αστρονομικές μονάδες από τον ήλιο κάθε 20 εκατομμύρια χρόνια περίπου, μέσα σε 1.000 αστρονομικές μονάδες κάθε δισεκατομμύριο χρόνια και μέσα σε 100 αστρονομικές μονάδες κάθε 100 δισεκατομμύρια χρόνια.
Επιτρέψτε μου να περιγράψω μια φανταστική μελέτη του 2020 από τους Jon Zink, Konstantin Batygin και Fred Adams που πραγματικά βελτίωσε την κατανόησή μας για το απώτερο μέλλον του ηλιακού συστήματος. Έκαναν 10 προσομοιώσεις της τροχιακής εξέλιξης του ηλιακού συστήματος για ένα τρισεκατομμύριο χρόνια, ξεκινώντας από το σήμερα και στη συνέχεια ακολουθώντας τους πλανήτες καθώς ο ήλιος γίνεται κόκκινος γίγαντας, μετά λευκός νάνος και συνεχίζει στο μακρινό μέλλον. Η Μεγάλη Έκρηξη ήταν μόλις 14 δισεκατομμυρίων ετών, επομένως οι προσομοιώσεις του Zink και των συνεργατών του εκτείνονται σε περίπου 70 φορές την τρέχουσα ηλικία του σύμπαντος. Κάθε προσομοίωση αντιπροσωπεύει ένα πιθανό μέλλον για το ηλιακό σύστημα. Σε αυτήν την περίπτωση, τα μέλλοντα διαφέρουν κυρίως ως προς τα περάσματα των αστεριών κοντά στον ήλιο και τους πλανήτες.
Ένα πλανητικό σύστημα επηρεάζεται έντονα μόνο όταν ένα αστέρι περνάει πολύ κοντά, με μέγεθος τρεις έως πέντε φορές το μέγεθος της μεγαλύτερης πλανητικής τροχιάς. Με τον Ποσειδώνα στις 30 αστρονομικές μονάδες, ένα αστέρι θα πρέπει να περάσει μέσα σε περίπου 100 αστρονομικές μονάδες για να έχει ισχυρό αντίκτυπο στο σημερινό ηλιακό σύστημα. Αλλά με τον Ποσειδώνα στις 55 αστρονομικές μονάδες γύρω από τον ήλιο του λευκού νάνου, ένα αστέρι που περνά μέσα σε περίπου 200 αστρονομικές μονάδες θα έχει ισχυρή επίδραση στους πλανήτες. Ακόμη και μια πτήση με 500 αστρονομικές μονάδες δίνει στον Ποσειδώνα μια αξιοσημείωτη βαρυτική κλωτσιά.
Στις προσομοιώσεις του Zink και των συναδέλφων του, μέσα σε περίπου 30 δισεκατομμύρια χρόνια, ένα αστέρι πέρασε μέσα σε μερικές εκατοντάδες αστρονομικές μονάδες, προκαλώντας μια δυναμική αστάθεια. Αυτή θα είναι μια πολύ ισχυρότερη αστάθεια από αυτή που συνέβη νωρίς στην ιστορία του ηλιακού συστήματος, επειδή θα περιλαμβάνει τη βαρυτική σκέδαση μεταξύ του Δία και του Κρόνου. Αντί για σχετικά ήπια εξάπλωση των τροχιών των γιγάντιων πλανητών, αυτό θα μοιάζει με τις δυναμικές αστάθειες που οι αστροφυσικοί πιστεύουν ότι είναι συνηθισμένες μεταξύ συστημάτων γιγάντιων εξωπλανητών (και που συχνά καταστρέφουν τους βραχώδεις πλανήτες τους):
Αυτή η δυναμική αστάθεια θα εκτινάξει όλους τους υπόλοιπους πλανήτες εκτός από έναν. Οι βαρυτικές κλωτσιές μεταξύ των πλανητών θα δώσουν σε κάθε πλανήτη (εκτός από έναν) αρκετή τροχιακή ενέργεια για να εκτοξευθεί στο διαστρικό διάστημα για να γίνουν πλανήτες ελεύθερα επιπλέοντες. Στις περισσότερες από τις προσομοιώσεις του Zink, ο Δίας ήταν ο τελευταίος πλανήτης που στεκόταν, επιζώντας σε μια τεντωμένη τροχιά παρόμοια με αυτές των γιγάντιων εξωπλανητών.
Από αυτό το σημείο και μετά, το ηλιακό σύστημα θα αποτελείται απλώς από τον λευκό νάνο ήλιο και τον Δία. Αυτό ταιριάζει με έναν περίεργο τρόπο, επειδή, αν ψάχναμε για ηλιακά συστήματα γύρω από κοντινά αστέρια που μοιάζουν με τον ήλιο χρησιμοποιώντας τη σημερινή τεχνολογία, ο Δίας εξακολουθεί να είναι ο μόνος πλανήτης του ηλιακού συστήματος που θα μπορούσε να ανιχνευθεί (προς το παρόν).
Το κοντινό πέρασμα ενός αστεριού απομακρύνεται από τον τελευταίο πλανήτη του Ήλιου
Ακριβώς όπως κάθε σχοινί έχει ένα σημείο θραύσης, οποιοσδήποτε πλανήτης μπορεί να απογυμνωθεί από το άστρο του εάν ένα άλλο αστέρι περάσει αρκετά κοντά.
Σε αυτό το στάδιο ο Δίας, ο τελευταίος πλανήτης του ηλιακού συστήματος, θα βρίσκεται σε μια ευρεία, εκτεταμένη τροχιά.
Οι μακρινές πτήσεις αστεριών μπορούν να ωθήσουν απαλά τον Δία προς την εκτίναξη, αλλά το αποτέλεσμα πολύ σπάνιων, πολύ κοντινών συναντήσεων είναι στην πραγματικότητα αυτό που κυριαρχεί. Οι προσομοιώσεις του Zink πρέπει να περιμένουν περίπου 100 δισεκατομμύρια χρόνια για να περάσει ένα αστέρι μέσα σε περίπου 200 αστρονομικές μονάδες. Το αστέρι δίνει στον Δία τη βαρυτική ενέργεια που χρειάζεται για να ξεφύγει από τον ήλιο του λευκού νάνου και να μην επιστρέψει ποτέ. (Οι προσομοιώσεις του Zink είχαν ένα εύρος ως προς τον χρόνο εκτίναξης του τελευταίου πλανήτη, από περίπου 40 δισεκατομμύρια χρόνια στο μέλλον έως λίγο περισσότερο από 300.)
Ορίστε λοιπόν πώς θα μοιάζουν οι τελευταίες φάσεις της ζωής του ηλιακού συστήματος:
Όταν όλα ειπωθούν και γίνουν, πέντε ή έξι από τους οκτώ αρχικούς πλανήτες του ήλιου θα εξακολουθήσουν να είναι άθικτοι, απλώς όχι σε τροχιά γύρω από τον ήλιο. Αυτοί οι πλανήτες θα επιβιώσουν ως ελεύθερα επιπλέοντες ή «απατεώνες» πλανήτες (οι άλλοι δύο ή τρεις έχουν καταποθεί κατά τη φάση του κόκκινου γίγαντα). Φυσικά, αυτοί οι πλανήτες δεν θα είναι μόνοι:Η αφθονία των ελεύθερων πλανητών θα αυξάνεται συνεχώς, καθώς πολλά άλλα αστέρια χάνουν τους πλανήτες τους στο διαστρικό διάστημα.
Αυτό σηματοδοτεί το τέλος του ηλιακού συστήματος. Τα κλείνει όλα. Ελπίζω να σας άρεσε η ιστορία του. 
Ο Sean Raymond είναι ένας Αμερικανός αστροφυσικός που εργάζεται στο Αστροφυσικό Εργαστήριο του Μπορντό στη Γαλλία. Γράφει επίσης ένα ιστολόγιο στη διεπαφή επιστημονικής και φαντασίας (planetplanet.net) και πρόσφατα δημοσίευσε ένα βιβλίο με ποιήματα αστρονομίας.
Πρόσθετοι πόροι
- Η ιστορία του Ηλιακού Συστήματος (με συνδέσμους σε όλα τα κεφάλαια)
- Διαβάζοντας το πεπρωμένο της Γης στο αίμα που πέφτει γύρω από λευκούς νάνους αστέρια (Ναυτίλος άρθρο)
- Πώς πεθαίνουν οι πλανήτες:Ψημένα, ψημένα και καταπιημένα από τα εξελισσόμενα αστέρια τους (από τη σειρά How Planets Die)
- Πλανήτες δεύτερης ευκαιρίας:κόσμοι παγόσφαιρας που ξεπαγώνουν όταν τα αστέρια τους γίνονται κόκκινος γίγαντας (η θετική στροφή από τη σειρά Πώς πεθαίνουν οι πλανήτες, συμπεριλαμβανομένου του απόλυτου ηλιακού συστήματος δεύτερης ευκαιρίας!)
- Μερικά βασικά τεχνικά έγγραφα:Koparappu et al 2013 (όρια κατοικήσιμων ζωνών), Ramirez και Kaltenegger 2016 (κατοικήσιμες ζώνες εξελισσόμενων αστεριών) Laskar και Gastineau 2009 (σχετικά με την πιθανότητα δυναμικής αστάθειας που προκαλείται από το χάος μεταξύ των βραχωδών πλανητών στους επόμενους 5 δισεκατομμύρια χρόνια), Veras 2016 (σχετικά με το πώς τα πλανητικά συστήματα ανταποκρίνονται στα εξελισσόμενα άστρα τους, Zink et al 2020 (σχετικά με την καθυστερημένη αστάθεια και την απώλεια των πλανητών από αστρικές συναντήσεις πάνω από 100 δισεκατομμύρια χρόνια).
- Τα βίντεο MOJO (σε περίπτωση που θέλετε να με δείτε να μιλάω ζωντανά για το σχηματισμό πλανητών).
Ανατυπώθηκε με άδεια από το ιστολόγιο του Sean Raymond PlanetPlanet.net.
