T4

Уявіть собі космічний більярд, де кулі розставлені на столі вже 4,6 мільярда років, і всі ці роки ніхто їх не рухав. А тоді хтось починає штовхати сам стіл – тисячі разів, у різні боки, з різною силою. Саме так, на думку астрофізиків, виглядатиме кінець нашої Сонячної системи. І він може статися у 100 разів швидше, ніж досі вважалося. Повідомляє Т4 з посиланням на sсіеnсеаlеrt.соm.
Дослідження опублікували в Тhе Аstrорhysісаl Jоurnаl Lеttеrs троє теоретичних астрофізиків: Костянтин Батигін і Джим Фуллер з Каліфорнійського технологічного інституту (Саltесh) та Фред Адамс з Мічиганського університету. Вони перевірили припущення, яке здавалося майже непорушним, – і виявили, що вся картина руйнується.
Що не так зі «спокійною пенсією» Сонця
Фото: sсіеnсеаlеrt.соm
Раніше астрономи малювали доволі втішну картину. Приблизно через шість мільярдів років Сонце вичерпає водень, роздується до червоного гіганта, а потім скине близько половини своєї маси й перетвориться на білого карлика – маленький щільний залишок, що повільно вистигає.
Логіка була простою: маса Сонця зменшується плавно, гравітація слабшає поступово, орбіти планет розширюються м’яко, як повітряна кулька, з якої повільно випускають повітря. За такою моделлю зовнішні планети – Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун – мали б залишатися стабільними сотні мільярдів років. Це, для довідки, у десятки разів довше за нинішній вік Всесвіту.
Виявилося, що це не так. І ось тут є нюанс, який зазвичай у популярних переказах опускають.
Сонце не «випускає повітря» – воно брикається
Батигін описує це дослівно так: «Несподіванка в тому, що відбувається, коли плавність поступається місцем зернистості: розбийте втрату маси на окремі події викиду – і картина змінюється цілком».
Замість рівного потоку Сонце, за розрахунками команди, втрачатиме масу тисячами окремих «поштовхів». Кожен такий поштовх викидає в космос приблизно одну десятитисячну маси Сонця – це близько 33 мас Землі. Таких подій налічується десь 4600, і кожна змінює швидкість нашого світила приблизно на сім метрів за секунду.
Сім метрів за секунду. Це швидкість людини, яка чхнула в невагомості й полетіла у протилежний бік. Дрібниця для зорі, але для планет, які висять на гравітаційній ниточці мільярди років, – це серія точкових ударів у саму основу цієї ниточки.
Якби ці викиди були симетричними, їхній вплив усереднився б. Але вони хаотичні. І крихітні відхилення накопичуються, поки не переростають у гігантські зсуви орбіт на краю Сонячної системи.
Щоб не будувати теорію на самій лише математиці, дослідники пішли по емпіричні дані. Вони пошукали «поштовхи» в архіві європейської орбітальної обсерваторії Gаіа – тієї самої, що нещодавно завершила роботу. Gаіа бачила широкі подвійні зоряні системи, до складу яких входить білий карлик, тобто фактично «фотографію» того, що чекає на наше Сонце. Сліди таких самих ривків там знайшлися.
Що буде з Юпітером, Сатурном і Нептуном
Далі почалося моделювання. Загалом команда прогнала майже 700 симуляцій, але головна увага – на 48 із них, де втрата маси відбувалася найреалістичніше. Результати виглядають похмуро.
У 37 з 48 сценаріїв – тобто майже у 80 відсотках – зовнішні планети починають перетинати орбіти одна одної несподівано рано, ще до того, як Сонце взагалі завершить скидати зовнішні шари. У найраніших варіантах Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун уже перемішуються між собою, коли Сонце втратило лише близько 10 відсотків маси.
Далі – як у більярді, в який кинули гранату. Уран і Нептун можуть помінятися місцями й навіть пірнути всередину орбіти Юпітера. А Сатурн, наш «король кілець», може вилетіти із системи за кілька мільйонів років – і стати самотньою планетою-сиротою, яка блукатиме глибоким космосом, доки її, можливо, не прихистить якась інша зоряна система.
«Ми їх втрачаємо. У дев’яти з десяти наших симуляцій принаймні одна планета-гігант вилітає в міжзоряний простір», – каже Батигін.
І ось тут є деталь, яка виходить за межі нашої власної системи. Це збігається з даними мікролінзувальних оглядів неба – спостережень, які виявляють планети за викривленням світла далеких зір. Вони натякають, що вільноплаваючих планет у Галактиці може бути приблизно стільки ж, скільки й зір. І вмираючі сонця – цілком імовірне джерело значної частини цих блукачів.
Чому це важливо для розуміння Всесвіту
Підсумковий прогноз такий: у 90 відсотках моделей Сонячна система саморуйнується протягом трьох мільярдів років після того, як Сонце стане білим карликом. Тобто менш ніж за 10 мільярдів років від сьогодні. Раніше цей термін оцінювали як щонайменше у 100 разів довший.
Дослідники формулюють висновок майже літературно. У статті вони пишуть, що передбачена ще Ньютоном нестабільність таки реальна – він помилився лише в тому, хто буде винуватцем. Не якийсь чужий об’єкт, що залітає ззовні й гравітаційно руйнує систему, а сама зоря. Система руйнується зсередини, власними умовами свого народження й росту.
Для практики це означає одну річ, яку легко проґавити. Якщо 97 відсотків зір у Всесвіті вмирають саме так, як наше Сонце, то «тиха пенсія» планетних систем – не правило, а міф. А багато систем, за словами Батигіна, ще крихкіші за нашу. Це змінює не так наш власний графік, як уявлення про те, скільки планетних архітектур у Галактиці взагалі доживає до стабільного фіналу.
І ще один наслідок, який рідко згадують у переказах таких робіт. Сім метрів за секунду зміни швидкості від одного чхальця-Сонця – це ніщо на масштабі зорі. Але саме такі «ніщо» накопичуються за мільярди років і перетворюються на виліт Сатурна в міжзоряну порожнечу. У космосі перемагає не сила, а терпіння.
Часті питання
Коли саме Сонячна система перестане існувати?
За моделями команди, система розпадається протягом трьох мільярдів років після перетворення Сонця на білого карлика – тобто менш ніж за 10 мільярдів років від сьогодні. Це у 100 разів швидше, ніж показували попередні оцінки.
Що станеться із Землею?
Землю це вже не стосуватиметься: наша планета не переживе стадії червоного гіганта. Йдеться про долю зовнішніх газових гігантів – Юпітера, Сатурна, Урана і Нептуна. Принаймні один із них, за розрахунками, вилетить у міжзоряний простір у дев’яти з десяти симуляцій.
Чому попередні прогнози були такими оптимістичними?
Тому що втрату маси Сонця моделювали як плавний, безперервний процес. Дослідники показали, що реальна втрата відбувається тисячами нерівномірних поштовхів, – і саме ця хаотичність радикально змінює результат.
Чи можна щось із цим зробити?
Ні, і це не той випадок, коли потрібні плани порятунку. Йдеться про процеси на масштабах мільярдів років, які описують фізику майбутнього Сонця, а не про подію, до якої можна підготуватися технологічно.
Чи є в дослідженні спостережні підтвердження, а не тільки математика?
Так. Сліди аналогічних «поштовхів» втрати маси знайшли в даних Gаіа – європейської обсерваторії, яка спостерігала подвійні системи з білими карликами, тобто своєрідні знімки майбутнього нашого Сонця.
Практичний висновок тут один, і він не про наш графік, а про те, як ми дивимося на небо. Якщо планетні системи руйнуються зсередини, а не від зовнішнього втручання, то вільноплаваючі планети без жодної зорі навколо – це не рідкісна аномалія, а закономірний фінал багатьох світів. Наступного разу, коли побачите яскраву точку на нічному небі, варто згадати: можливо, десь далеко саме зараз чиясь планета востаннє проходить повз свою зорю й вирушає в нікуди. А як гадаєте, скільки таких самотніх світів уже мандрує Галактикою просто зараз?