Αδίστακτος Πλανήτης

Πώς ο γαλαξίας μας θα σκοτώσει το ηλιακό μας σύστημα σε ένα τρισεκατομμύριο χρόνια, πλανήτη ανά πλανήτη

2024

Εδώ είναι μια διασκεδαστική ερώτηση: Πώς θα πεθάνει το ηλιακό σύστημα;

Εντάξει, οπότε ίσως δεν είναι τόσο διασκεδαστικό. Αλλά η επιστήμη είναι τουλάχιστον ενδιαφέρουσα.

Τις περισσότερες φορές όταν διαβάζετε άρθρα σχετικά με αυτό το θέμα, η απάντηση που παίρνετε είναι αυτή ο ήλιος θα χρησιμοποιήσει το πυρηνικό του καύσιμο, θα μετατραπεί σε έναν κόκκινο γίγαντα, θα καταπιεί τον Ερμή, την Αφροδίτη και τη Γη , φυσήξει τα εξωτερικά του στρώματα , και στη συνέχεια μετατρέπεται σε λευκό νάνο, ψύχεται για πάντα, μέχρι να μαυρίσει και να παγώσει στο σχεδόν απόλυτο μηδέν.

Λάβετε υπόψη σας, όλα αυτά είναι αλήθεια, αλλά αυτό δεν συμβαίνει στην πραγματικότητα ηλιακό σύστημα , μόνο ο Sunλιος και οι τρεις πρώτοι πλανήτες (ένας από τους οποίους μας ενδιαφέρει). Αλλά υπάρχουν και άλλα πράγματα εκεί έξω, συμπεριλαμβανομένου του Άρη και τεσσάρων γιγάντιων πλανητών. Μετράνε και αυτοί. Διάολε, ο Δίας από μόνος του έχει περισσότερη μάζα από οτιδήποτε άλλο στο ηλιακό σύστημα (εκτός από τον Sunλιο, duh) μαζί, οπότε η μοίρα του είναι πολύ σημαντική.

Τι γίνεται με όλους αυτούς;

Μεγέθυνση

Το ηλιακό σύστημα, με μεγέθη αντικειμένων σε κλίμακα, αλλά όχι τις αποστάσεις. Πίστωση: Wikipedia / WP / PlanetUser

Ένα έγγραφο που δημοσιεύθηκε πρόσφατα εξετάζει ακριβώς αυτό . Γενικά, και βραχυπρόθεσμα, οι κινήσεις των πλανητών γύρω από τον Sunλιο είναι προβλέψιμες. Ακολουθούν τις εξισώσεις που έθεσε για πρώτη φορά ο Ισαάκ Νεύτων τον 17ο αιώνα, και εξακολουθούμε να τις χρησιμοποιούμε με τον ίδιο τρόπο και σήμερα.

Ωστόσο, μακροπρόθεσμα αυτό δεν θα λειτουργήσει. Εάν έχετε περισσότερα από δύο σώματα σε τροχιά μεταξύ τους, το σύστημα γενικά γίνεται χαοτικό μετά από αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα. Δεν εννοώ ότι τα πράγματα πετούν παντού. αυτό είναι με τη μαθηματική έννοια της θεωρίας του χάους. Δηλαδή, δεν είναι δυνατό να προβλέψουμε με ακρίβεια πού θα βρεθούν οι πλανήτες κάποια στιγμή στο μακρινό μέλλον επειδή δεν μπορείτε ακριβώς να μετρήσουν τις θέσεις και τις κινήσεις τους τώρα. Κάθε τυχαίο σφάλμα, όσο μικρό και αν είναι, διαδίδεται μέσω των εξισώσεων, μεγαλώνει με την πάροδο του χρόνου και τελικά αλλάζει τη διαμόρφωση του ηλιακού συστήματος με απρόβλεπτους τρόπους.

Μεγέθυνση

Έργα τέχνης που απεικονίζουν έναν απατεώνα πλανήτη, εκτοξευμένο από το ηλιακό του σύστημα, περιπλανώμενο στον γαλαξία. Πίστωση: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (Caltech-IPAC)

φύλακες του γαλαξία τόμ. 2 κριτικές

Για να το αποφύγετε αυτό, μπορείτε να αντισταθμίσετε κάπως συμπεριλαμβάνοντας τις αβεβαιότητες στα μαθηματικά σας και στη συνέχεια εκτελώντας τις εξισώσεις πολλές φορές, αλλάζοντας αυτές τις τιμές λίγο κάθε φορά. Το αποτέλεσμα είναι μια δέσμη διαφορετικών διαμορφώσεων μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, αλλά μπορείτε στη συνέχεια να τις δείτε στατιστικά. Όπως, σε πόσες προσομοιώσεις ο Δίας και ο Κρόνος αλληλεπίδρασαν έτσι ώστε ο Κρόνος να πεταχτεί έξω από το ηλιακό σύστημα; Δεν μπορείτε να ξέρετε ποια sim είναι σωστή, αλλά μπορείτε να έχετε μια αίσθηση του τι θα συμβεί με αυτόν τον τρόπο.

Στο νέο χαρτί προχώρησαν ακόμη πιο μακριά. Πρώτον, συμπεριέλαβαν τον ήλιο να χάνει μάζα καθώς μεγαλώνει σε έναν κόκκινο γίγαντα. Αυτό είναι σημαντικό, διότι καθώς το κάνει, η βαρύτητά του γίνεται πιο αδύναμη και οι τροχιές των πλανητών διευρύνονται - διαπίστωσαν ότι οι πλανήτες Άρης μέσω του Ποσειδώνα οι τροχιές τους γίνονται μεγαλύτερες κατά 1,85 περίπου, καθώς ο Sunλιος χάνει περίπου τη μισή μάζα του επόμενα 7 δισεκατομμύρια χρόνια.

Επιπλέον, περιλάμβαναν επίσης τις πιθανότητες άστρων στον γαλαξία να πλησιάσουν αρκετά τον Sunλιο για να επηρεάσουν. Τα αστέρια είναι μικρά και πολύ μακριά - το πλησιέστερο αστέρι στον Sunλιο βρίσκεται πάνω από 40 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά - έτσι συναντήσεις σαν αυτή είναι σπάνιες.

Όχι όμως ανύπαρκτος. Και αν εκτελέσετε μια προσομοίωση αρκετά μακριά στο μέλλον, ένα αστέρι που σκουπίζει το ηλιακό σύστημα γίνεται αναπόφευκτο. Έτσι οι επιστήμονες έκαναν τις προσομοιώσεις τους σε δύο μέρη. Το πρώτο ήταν μέχρι ο Sunλιος να χάσει τη μάζα του και το δεύτερο ήταν η μεγάλη περίοδος μετά. Περιλάμβαναν ημι-τυχαίες αστρικές συναντήσεις, χρησιμοποιώντας το πραγματικό γαλαξιακό περιβάλλον (αριθμός αστέρων ανά κυβικό έτος φωτός και τις κινήσεις τους) για να το προσομοιώσουν.

Μεγέθυνση

Έργα τέχνης που απεικονίζουν τη Γη μαγειρεμένη από τον Sunλιο όταν γίνεται ερυθρός γίγαντας… με την προϋπόθεση ότι δεν τυλίγεται καθώς διαστέλλεται ο Sunλιος. Πίστωση: Wikimedia Commons / fsgregs

Διαπίστωσαν ότι στη Φάση 1 (πριν φουσκώσει ο Sunλιος), οι πλανήτες είναι πολύ κοντά στον Sunλιο για να έχουν μεγάλο αποτέλεσμα. Τα αστέρια θα έπρεπε να περάσουν πολύ πιο κοντά ακόμα και για να απομακρύνουν τον Ποσειδώνα, και μια τέτοια συνάντηση συμβαίνει στο τρισεκατομμύριο χρόνο χρονοδιάγραμμα. Εξαιρετικά απίθανο.

Αλλά μόλις ο Sunλιος είναι ένας λευκός νάνος και οι πλανήτες είναι πιο μακριά, οι πιθανότητες αυξάνονται πολύ. Η βαρύτητα του Sunλιου είναι ασθενέστερη, οι πλανήτες είναι πιο απομακρυσμένοι και μια τυχαία αστρική συνάντηση έχει ευκολότερο χρόνο να απομακρύνει τους πλανήτες, πετώντας τους στον διαστρικό χώρο.

Εκτέλεσαν δέκα πλήρεις προσομοιώσεις σε αυτήν τη διαμόρφωση. Αυτά δεν είναι πολλά (συνήθως σε καταστάσεις όπως αυτή εκτελούνται εκατοντάδες ή και χιλιάδες), αλλά είχαν τέτοια παρόμοια αποτελέσματα κάθε φορά που ένιωθαν σίγουροι για τα συμπεράσματά τους.

Μεγέθυνση

Μια πλοκή που δείχνει τους χρόνους που εκτοξεύονται οι πλανήτες σε δέκα (χρωματικά κωδικοποιημένες) προσομοιώσεις του ηλιακού συστήματος. Για παράδειγμα, οι φορές που εκτοξεύτηκε ο τελευταίος πλανήτης σε κάθε sim είναι στην πάνω σειρά, όπου ο πρώτος (ελιά) είναι 45 δισεκατομμύρια χρόνια και ο τελευταίος (μοβ) είναι πάνω από 300 δισεκατομμύρια. Κατά μέσο όρο ο Δίας εκτοξεύεται τελευταίος, αλλά όχι πάντα. Πίστωση: Zink et al.

Βασικά, διαπίστωσαν ότι ένα αστέρι είναι πιθανό να περνά σε απόσταση περίπου 75 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων κάθε 10 δισεκατομμύρια χρόνια περίπου. Αυτό είναι αρκετά κοντά για να έχει κάποιο αποτέλεσμα, και περισσότερες συναντήσεις προστίθενται. Σε ορισμένα sims, οι εξωτερικοί πλανήτες αποσταθεροποιήθηκαν μετά από περίπου 45 δισεκατομμύρια χρόνια.

Σε όλες τις προσομοιώσεις, ο Δίας, ο Κρόνος, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας εκτοξεύονται το πολύ μετά από ένα τρισεκατομμύριο χρόνια. Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι ο Δίας είναι γενικά ο τελευταίος επιζών. είναι το πιο κοντινό, το πιο μαζικό και το πιο δύσκολο να το διώξεις.

Κατά μέσο όρο, ο πρώτος πλανήτης χάνεται μετά από 30 δισεκατομμύρια χρόνια και ο τελευταίος μετά από περίπου 100 δισεκατομμύρια. Επίσης, μόλις εκτοξευθεί ο πρώτος πλανήτης, το σύστημα αποσταθεροποιείται αρκετά ώστε οι επόμενοι δύο να ακολουθήσουν μέσα σε 5 δισεκατομμύρια χρόνια. Οι τελευταίοι πλανήτες τείνουν να παραμένουν για άλλα 50 δισεκατομμύρια, επειδή δεν υπάρχουν άλλοι πλανήτες στο σύστημα που να αλληλεπιδρούν και να το βάζουν βαρυτικά.

Θα σημειώσω ένα μεγάλο πράγμα που άφησαν έξω από τις προσομοιώσεις τους: τον Άρη. Σημειώνουν ότι μπορεί να είναι ο τελευταίος πλανήτης που θα επιβιώσει, αφού είναι πιο κοντά στον Sunλιο και χρειάζεται μια πραγματικά στενή αστρική συνάντηση για να τον πετάξει. Αν λοιπόν ψάχνετε για ένα πολύ μακροπρόθεσμη επένδυση σε ακίνητη περιουσία, ο τέταρτος βράχος από τον Sunλιο-μόλις γίνει ο πρώτος και μοναδικός ροκ-είναι ο δρόμος.

Στην εφημερίδα, σημειώνουν ότι δεν περιλαμβάνουν αστρικές συναντήσεις με δυαδικά αστέρια , τα οποία είναι πιο αποτελεσματικά στο χτύπημα στο ηλιακό σύστημα, οπότε τα αποτελέσματα που βρίσκουν είναι πιθανότατα ανώτατα όρια για το πόσο θα διαρκέσει το σύστημα.

Μεγέθυνση

Απεικόνιση ναυαγίου κοσμικού τρένου: Σύγκρουση γαλαξία Γαλαξία/Ανδρομέδα, τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα. Πίστωση: NASA, ESA, Z. Levay and R. van der Marel (STScI), T. Hallas, and A. Mellinger

Επίσης, ο Γαλαξίας θα συγκρουστεί με τον Γαλαξία της Ανδρομέδας σε 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια , ενώ ο Sunλιος εξακολουθεί να είναι ένα σχετικά φυσιολογικό αστέρι και δεν το έλαβαν υπόψη ούτε αυτό. Οι συναντήσεις πιθανότατα θα συμβαίνουν συχνότερα όταν ο αριθμός των αστεριών στον προκύπτον συγχωνευμένο γαλαξία έχει διπλάσιο αριθμό από ό, τι κάνουμε τώρα. Επίσης, η σύγκρουση θα ξεσηκώσει πολύ τα πράγματα, οπότε όλα αυτά μπορεί να είναι αμφίβολα ούτως ή άλλως. Ο Sunλιος μπορεί να πέσει στον πυρήνα του γαλαξία όπου τα άστρα είναι άφθονα και συναντά κοινά, ή να εκτοξευθεί στα προάστια όπου οι συναντήσεις είναι σπάνιες. Και όλα αυτά πολύ πριν η μέση αστρική συνάντηση επηρεάσει τα sims τους.

Είναι σαφές ότι πρέπει να γίνει περισσότερη δουλειά εδώ. Αλλά αυτό είναι ένα εξαιρετικό βήμα για να τα καταλάβουμε όλα.

Μερικές φορές αναρωτιέμαι, γιατί με γοητεύει τόσο πολύ αυτό το θέμα; Εννοώ, Έγραψα κυριολεκτικά ένα ολόκληρο βιβλίο για αυτό . Είναι κάτι περισσότερο από τη νοσηρή γοητεία με κάτι σαν ταινία τρόμου, νομίζω.

Βλέπουμε το ηλιακό σύστημα ως αμετάβλητο, αλλά αυτό είναι πάνω από μια ανθρώπινη ζωή. Πάνω από μακρύς περιόδους αλλάζει, πολύ, και αυτό είναι ένα κούνημα του εφησυχασμού μας.

Αλλά περισσότερο από αυτό, υπάρχει μια παράξενη έλξη στην ιδέα του βαθύ χρόνου, όχι μόνο εκατομμύρια ή ακόμη και δισεκατομμύρια, αλλά τρισεκατομμύρια ετών, ή ακόμα και εποχών που κάνουν αυτούς τους αριθμούς να μοιάζουν με ένα μόνο τικ του ρολογιού. Είναι ένα παράθυρο σε κάτι που οι περισσότεροι από εμάς δεν είχαμε σκεφτεί ποτέ πριν. Κι αν αφήσουμε τον χρόνο να τρέξει Πραγματικά μακρύς? Τι γίνεται τότε;