Obwohl der Boden unter unseren Füßen (meistens) fest und ruhig erscheint, hält nichts in diesem Universum ewig. Eines Tages wird unsere Sonne sterben und einen beträchtlichen Teil ihrer Masse ausstoßen, bevor ihr Kern zu einem weißen Zwerg schrumpft und allmählich Wärme entzieht, bis sie tausend Billionen Jahre später nur noch ein kalter, dunkler, toter Stein ist.
Aber bis dahin wird es keinen anderen Teil des Sonnensystems geben. Nach neuen Simulationen brauchen Planeten nur 100 Milliarden Jahre, um durch die Galaxie zu fliegen und die sterbende Sonne weit hinter sich zu lassen. Astronomen und Physiker versuchen seit mindestens Hunderten von Jahren, das endgültige Schicksal des Sonnensystems herauszufinden.
„Das Verständnis der langfristigen dynamischen Stabilität des Sonnensystems ist eines der ältesten Gebiete der Astrophysik, das auf Newton selbst zurückgeht, der vermutete, dass interplanetare Wechselwirkungen schließlich zu einer Instabilität des Systems führen würden“, schreiben die Astronomen in ihrem neuen Artikel.
Aber es ist viel komplizierter als es scheint. Je mehr Körper an einem dynamischen System beteiligt sind und miteinander interagieren, desto komplexer wird dieses System und desto schwieriger ist es vorherzusagen. Dies wird als Problem bezeichnet N-Körper.
Aufgrund dieser Komplexität ist es unmöglich, die Umlaufbahnen von Objekten im Sonnensystem in bestimmten Zeitintervallen deterministisch vorherzusagen. Nach fünf bis zehn Millionen Jahren fliegt das Selbstvertrauen wie aus dem Fenster. Aber wenn wir herausfinden können, was mit unserem Sonnensystem passiert, wird uns das etwas darüber sagen, wie sich das Universum auf Zeitskalen entwickeln kann, die weit über sein derzeitiges Alter von 13,8 Milliarden Jahren hinausgehen.
1999 prognostizierten Astronomen, dass das Sonnensystem über einen Zeitraum von mindestens einer Milliarde Milliarden (oder Trillionen) Jahren langsam zerfallen würde. Nach ihren Berechnungen dauert es genau so lange, bis die Bahnresonanzen von Jupiter und Saturn Uranus trennen. Diese Berechnung berücksichtigt jedoch einige wichtige Faktoren nicht, die das Sonnensystem früher zerstören könnten.
Erstens ist es die Sonne.
Nach 5 Milliarden Jahren, vor dem Tod, wird die Sonne zu einem roten Riesen, der Merkur, Venus und Erde verschlingt. Dann schleudert er fast die Hälfte seiner vom Sternwind getragenen Masse ins All; der Weiße Zwerg, der an seiner Stelle bleiben wird, wird nur 54 Prozent der derzeitigen Sonnenmasse ausmachen. Dieser Massenverlust wird den gravitativen Einfluss der Sonne auf die Planeten Mars, die äußeren Gas- und Eisriesen Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun schwächen.
Zweitens, weil sich das Sonnensystem um das galaktische Zentrum dreht, müssen andere Sterne nahe genug kommen, um die Umlaufbahnen der Planeten zu stören. "Wenn wir den Verlust an Sternmasse und das Anschwellen der Umlaufbahnen der äußeren Planeten berücksichtigen, werden diese Begegnungen an Einfluss gewinnen", schreiben die Forscher. Unter Berücksichtigung dieser zusätzlichen Effekte in ihren Berechnungen führte das Team mit dem mächtigen General 10 N-Körper-Simulationen für die äußeren Planeten durch Cluster HOFFMANN2. Diese Simulationen wurden in zwei Phasen unterteilt: vor dem Ende des Massenverlusts der Sonne und die Phase danach. Obwohl 10 Simulationen keine zuverlässige statistische Stichprobe sind, stellte das Team fest, dass sich jedes Mal ein ähnliches Szenario abspielte.
Nachdem die Sonne ihre Entwicklung zu einem Weißen Zwerg abgeschlossen hat, werden die äußeren Planeten eine große Umlaufbahn haben, aber immer noch relativ stabil bleiben. Jupiter und Saturn befinden sich jedoch in einer stetigen 5:2-Resonanz – für alle fünf Male, die Jupiter die Sonne umkreist, umkreist Saturn zweimal (diese mögliche Resonanz wurde viele Male vorgeschlagen, nicht zuletzt von Isaac Newton selbst).
Diese ausgedehnten Umlaufbahnen sowie planetare Resonanzeigenschaften machen das System anfälliger für stellare Einflüsse. In 30 Milliarden Jahren werden solche Sternstörungen diese stabilen Umlaufbahnen in chaotische verwandeln, was zum schnellen Verlust des Planeten führen wird. Alle bis auf einen der Planeten werden aus ihrer Umlaufbahn fliegen und zu Schurkenplaneten werden.
Dieser letzte, einsame Planet wird noch 50 Milliarden Jahre existieren, aber sein Schicksal wird entschieden werden. Schließlich wird es auch durch die Anziehungskraft der Sterne, die daran vorbeifliegen, aus der Umlaufbahn gebracht. Schließlich wird das Sonnensystem 100 Milliarden Jahre, nachdem sich die Sonne in einen Weißen Zwerg verwandelt hat, verschwunden sein.
Dies ist ein viel kürzerer Zeitraum als der 1999 vorgeschlagene. Und, wie die Forscher sorgfältig anmerken, hängt es von aktuellen Beobachtungen der lokalen galaktischen Umgebung und Schätzungen des Sterntransits ab, die sich ändern können. Das ist also keineswegs in Stein gemeißelt. Selbst wenn sich die Schätzungen auf der Zeitskala des Todes des Sonnensystems wirklich ändern, ist es noch viele Milliarden Jahre entfernt. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Menschheit lange genug leben wird, um dies zu sehen, ist sehr gering.
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