مشتری، زحل، اورانوس و نپتون می توانند زودتر از آنچه فکر می کردیم یکدیگر را نابود کنند، شبیه سازی ها اشاره می کنند

زمانی که خورشید ناگزیر می میرد، حتی منظومه شمسی بیرونی نیز از هرج و مرج ناشی از آن در امان نخواهد بود، دانشمندان مدت ها فکر می کردند که منظومه شمسی بیرونی - که شامل چهار سیاره غول پیکر مشتری، زحل، اورانوس و نپتون است - ظاهر امروزی خود را برای صدها میلیارد سال آینده حفظ خواهد کرد.

اما یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که غول‌های بیرونی ممکن است با تمام شدن سوخت خورشید، مدارهایی به شکل عجیبی ایجاد کنند که باعث می‌شود سیارات از مسیرهای خود عبور کرده و خود را از طریق برخورد در عرض سه میلیارد سال پس از تبدیل خورشید به یک غول قرمز نابود کنند.

این یافته ها که در 21 سپتامبر در The Astrophysical Journal Letters منتشر شد، می تواند درک ما را از نوع سیارات فراخورشیدی که به دور ستارگان خاص می چرخند، تغییر دهد.

در حدود 5 میلیارد سال، خورشید پس از اتمام تمام هیدروژن موجود در هسته خود، به عنوان یک غول قرمز به سمت بیرون پرتاب خواهد شد. ناتان کائب، دانشمند سیاره‌شناسی در دانشگاه اوکلاهاما که در تحقیقات جدید نقشی نداشت، در ایمیلی به لایو ساینس گفت: در طول این مرحله غول سرخ، ستاره ما تا 100 برابر اندازه امروزی خود متورم خواهد شد و عطارد، زهره و احتمالا حتی زمین را در این فرآیند فرو خواهد برد. به دنبال این تورم شدید، خورشید به شکل یک هسته فرو ریخته به نام کوتوله سفید مچاله می شود.

تا به حال، دانشمندان فکر می کردند که چهار سیاره بیرونی از این مرحله نسبتا آسیب ندیده فرار می کنند. یک مطالعه مبتنی بر شبیه‌سازی در سال 1998 نشان داد که گازی که خورشید از لایه‌های بیرونی خود پرتاب می‌کند، این کوارتت سیاره‌ای را به سمت بیرون رانده می‌کند و شعاع مدار هر سیاره را دو برابر می‌کند. تنها تاثیر گرانشی یک ستاره فراری می‌تواند این نظم جدید را بی‌ثبات کند، و تصور می‌شود که چنین رویدادهایی تنها یک بار در هر میلیارد میلیارد سال رخ می‌دهند.

پس زدگی خورشیدی

این پیش‌بینی‌ها مبتنی بر این فرض بود که خورشید لایه‌های بیرونی خود را به آرامی بیرون می‌زند. با این حال، مشاهدات اخیر ستارگان حاکی از کاهش ناگهانی جرم است، با ابرهای گازی که توسط توده‌های پلاسما در خورشید بلند می‌شوند - گویی ستاره ما در حال بیرون ریختن حباب‌های جرمی است. جیم فولر، استاد اخترفیزیک نظری در Caltech و یکی از نویسندگان مطالعه جدید، در ایمیلی به Live Science گفت: "آنها به نوعی شبیه پرتاب جرم تاج هستند، به جز بسیار بزرگتر."

هر "لکه" ستاره را به عقب می راند، شبیه به این که گلوله شلیک شده باعث پس زدن اسلحه می شود. اگرچه هر فشار کوچک است، اما خورشید را فقط چند فوت در ثانیه حرکت می دهد، بسیاری از فشارها می توانند در طول زمان، معادل یک لگد عظیم را ایجاد کنند که سرعت خورشید را چند صد فوت در ثانیه تغییر می دهد. در واقع، ستاره شناسان قبلا دیده اند که کوتوله های سفید در منظومه های ستاره ای دیگر از چنین ضربه هایی رنج می برند.

تصویری از خورشید که توده عظیمی از پلاسما را آزاد می کند. از آنجایی که چنین انفجارهای بزرگی در روزهای در حال مرگ خورشید افزایش می‌یابد، پس زدن می‌تواند تعادل گرانشی بیرونی منظومه شمسی را مختل کند. (اعتبار تصویر: Chartchai Sansaneeyashewin از طریق Getty Images) فولر گفت، هنگامی که فولر، که این ضربات را مطالعه کرده بود، آنها را برای کنستانتین باتیگین، استاد علوم سیاره‌ای در کال‌تک و اولین نویسنده این مطالعه توصیف کرد، باتیگین "دریافت که این پیامدهای مهمی برای تکامل منظومه شمسی ما خواهد داشت."

دلیلش این است که ضربات نیروی گرانشی خورشید را بر هر چیزی که در اطراف آن قرار دارد تغییر می دهد.

هرج و مرج در لبه شهر

برای تعیین اینکه چگونه از دست دادن جرم خورشید بر سیارات غول پیکر تأثیر می گذارد، باتیگین شبیه سازی های کامپیوتری از خورشید و سیارات بیرونی ایجاد کرد. محققان سه سناریو را در نظر گرفتند: اگر خورشید جرم خود را به آرامی از دست بدهد، اگر در تمام مدت تکامل خود به عنوان یک غول سرخ، حباب های جرمی مشخصی را بیرون بیاندازد، و اگر خورشید حباب ها را فقط در آخرین مراحل خود پرتاب کند. محققان همچنین جرم هر حباب پرتاب شده را تغییر دادند.

داستان های مرتبط

مطالعه نشان می دهد که یک بازدیدکننده بین ستاره ای ممکن است مسیر 4 سیاره منظومه شمسی را تغییر داده باشد

مدل‌های جدید نشان می‌دهند که سرنوشت زمین به تعادل ظریف بستگی دارد: سیاره ما ممکن است پس از مرگ خورشید جان سالم به در ببرد.

هابل تأیید می کند که ابر 10 وجهی مرموز در حال رشد بر فراز قطب جنوبی زحل است

سناریوی اول نتایجی مشابه نتایج مطالعات قبلی را به همراه داشت که منظومه شمسی بیرونی تقریبا تمام ویژگی‌های خود را برای میلیاردها سال حفظ کرده بود. در مقابل، دو مورد دیگر نتایج کاملا متفاوتی داشتند. محققان با استفاده از 672 شبیه سازی دریافتند که اگر خورشید به صورت حباب جرم خود را از دست بدهد، سیارات غول پیکر در هرج و مرج پرتاب می شوند، مکان ها را تغییر می دهند، مدارهای بیضی شکل عجیبی ایجاد می کنند و حتی به طور کامل از منظومه شمسی به بیرون پرتاب می شوند.

از همه مهمتر، در 96 درصد شبیه سازی ها با سنگین ترین بسته های جرمی پرتاب شده، سیارات با برخورد با یکدیگر نابود می شوند.

این تحولات همچنین بسیار سریعتر اتفاق افتاد - کمتر از چند صد میلیون سال پس از تبدیل شدن خورشید به یک کوتوله سفید، یا حتی در مرحله غول سرخ، در شدیدترین سناریوها.

یافته‌های این مطالعه نشان می‌دهد که مشابه‌های منظومه شمسی بیرونی کنونی در اطراف ستاره‌های کوتوله سفید کمتر از آنچه قبلا تصور می‌شد وجود دارند. کائب خاطرنشان کرد که نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که سیاراتی با مدارهای بیضی شکل باید در جای خود تسلط داشته باشند. تصور می‌شود که سیارات قابل سکونت می‌توانند در اطراف کوتوله‌های سفید وجود داشته باشند، اما یافته‌های این مطالعه نشان می‌دهد که درک ما از آن منظومه‌های ستاره‌ای دور ممکن است ناقص باشد و چنین جهان‌هایی ممکن است در واقعیت ناپایدار باشند.

ببینید چقدر همسایه سیاره ما را با مسابقه منظومه شمسی ما می شناسید!