Астрономы рассчитали дестабилизацию Солнечной системы после превращения Солнца в белый карлик
Ранее многие ученые полагали, что после превращения Солнца в красный гигант, а затем и белый карлик как минимум часть планет системы выживет. Новые расчеты показали другую картину: даже если часть из планет и сохранится физически, они почти наверняка покинут систему в силу резкой дестабилизации их орбит. Теперь перед учеными встает второй вопрос: откуда же тогда берутся планеты у звезд, которые пережили не меньше, чем предстоит Солнцу?
Примерно через пять миллиардов лет наше светило сперва резко расширится и станет красным гигантом. Внешние слои его атмосферы должны поглотить то место, где сейчас вращается Земля. Правда, непонятно, заденет ли это саму Землю, поскольку по мере расширения звезды орбита планеты может переместиться дальше от светила. Потом внешние слои Солнца будут потеряны вместе с сильнейшим звездным ветром, а оставшееся ядро испытает гравитационный коллапс и станет белым карликом.
Проблема этой картины в том, что ей не хватает определенности. Та же Земля может как переместиться где-то к орбите планет-гигантов (и даже в теории сохранить уровень солнечного излучения, сходный с сегодняшним), так и затормозиться из-за трения о внешние слои атмосферы Солнца. Разные наборы расчетов показывают разные сценарии. А наблюдения за другими звездными системами, проходящими стадию красных гигантов, пока недостаточно хорошего разрешения, чтобы закрыть вопрос.
Авторы новой работы, которую опубликовали в The Astrophysical Journal Letters, обратили внимание на то, что если смоделировать будущее системы с учетом реалистичных параметров, ситуация, в сравнении с прежними расчетами, сильно меняется. Как только они добавили тот факт, что Солнце в фазе красного гиганта теряет массу не постепенно и плавно, а порциями (через пульсации), динамическая стабильность будущей Солнечной системы резко изменилась. Дело в том, что каждый такой выброс вызывает небольшую отдачу, смещая Солнце на небольшую величину. Но вслед за этим слегка менялись и орбиты всех планет. Накопление таких небольших изменений со временем радикально меняло обстановку.
При сценарии плавной потери массы (нереалистичном астрономически), планеты сохраняли сравнительно стабильные орбиты миллиарды лет. Если же потеря массы Солнца шла пульсациями, то 96 процентов от симулированных планетных систем теряли стабильность в течение трех миллиардов лет от начала фазы белого карлика. А 40 процентов систем получали нарушения орбит хотя бы части планет еще до окончания фазы красного гиганта.
В то же время, это не обязательно означает потерю всех планет. Такое происходило только в некоторых сценариях, а в других Уран и Нептун, например, менялись местами, попутно вызывая динамический хаос в орбитах других планет. Сценарии с уменьшенной силой и повышенной частотой пульсаций вели к образованию пар планет с синхронизированными орбитами, которые за счет синхронизации сохраняли стабильность весь период в три миллиарда лет.
Среднее время выживания планетной системы с текущими планетами для реалистичных сценариев (с пульсациями) составило лишь около миллиарда лет. Для сценария без пульсаций теоретическое время жизни системы было до квинтиллиона лет. Впрочем, это оценка в идеализированных условиях, без учета факторов близко проходящих других систем.
Изложенная картина все еще не дает однозначный ответ о будущем системы. Из наблюдений за другими звездами, похожими на Солнце, известно, что сила пульсаций у них разная. Но до конца непонятно, значит ли это, что она разная у разных звезд, или что она меняется на протяжении всей фазы перехода желтого карлика через красного гиганта к белому карлику.
Другой момент: у белых карликов и даже нейтронных звезд периодически находят планеты. Причем лишь часть из них выглядит как планеты второго поколения, то есть образовавшиеся уже после наступления фазы белого карлика из обломков планет первого поколения. Остальные же могут быть сохранившимися реликтами планет первого поколения. Если расчеты новой работы верны, встает вопрос о том, откуда взялись такие планеты-наследство, если дестабилизация орбиты угрожала выкинуть их из системы.
Telegram 
Дзен 
VK 
