Även om marken under våra fötter verkar solid och lugn (för det mesta), varar ingenting i detta universum för evigt. En dag kommer vår sol att dö och kasta ut en betydande del av sin massa, innan dess kärna krymper till en vit dvärg, gradvis dränerar värmen tills den tusen biljoner år senare inte är något annat än en kall, mörk, död sten.
Men det kommer inte att finnas någon annan del av solsystemet vid den tiden. Enligt nya simuleringar behöver planeter bara 100 miljarder år för att flyga genom galaxen, vilket lämnar den döende solen långt bakom sig. Astronomer och fysiker har försökt lista ut solsystemets slutliga öde i minst hundratals år.
"Att förstå den långsiktiga dynamiska stabiliteten i solsystemet är ett av de äldsta områdena inom astrofysik, som går tillbaka till Newton själv, som föreslog att interplanetära interaktioner så småningom skulle leda till systeminstabilitet", skrev astronomerna i sin nya tidning.
Men det är mycket mer komplicerat än det kan verka. Ju fler kroppar som deltar i ett dynamiskt system och interagerar med varandra, desto mer komplext blir detta system och desto svårare är det att förutse. Detta kallas ett problem N-kropp.
På grund av denna komplexitet är det omöjligt att deterministiskt förutsäga omloppsbanorna för objekt i solsystemet vid vissa tidsintervall. Efter fem till tio miljoner år flyger självförtroendet rakt ut genom fönstret. Men om vi kan lista ut vad som händer med vårt solsystem kommer det att berätta något om hur universum kan utvecklas på tidsskalor långt bortom sin nuvarande ålder på 13,8 miljarder år.
1999 förutspådde astronomer att solsystemet långsamt skulle sönderfalla under en period på minst en miljard miljarder (eller kvintiljoner) år. Enligt deras beräkningar är det exakt hur lång tid det tar för Jupiters och Saturnus orbitala resonanser att separera Uranus. Denna beräkning tar dock inte hänsyn till några viktiga faktorer som kan förstöra solsystemet tidigare.
För det första är det solen.
Efter 5 miljarder år, före döden, kommer solen att bli en röd jätte som sväljer Merkurius, Venus och jorden. Då kommer den att kasta ut nästan hälften av sin massa som bärs av stjärnvinden ut i rymden; den vita dvärgen som kommer att vara kvar på sin plats kommer bara att utgöra 54 procent av solens nuvarande massa. Denna massaförlust kommer att försvaga solens gravitationsgrepp på planeterna, Mars, de yttre gas- och isjättarna, Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus.
För det andra, eftersom solsystemet kretsar runt det galaktiska centrumet, måste andra stjärnor komma tillräckligt nära för att störa planeternas banor. "Om vi tar hänsyn till förlusten av stjärnmassa och svällningen av de yttre planeternas banor kommer dessa möten att bli mer inflytelserika", skriver forskarna. Med hänsyn till dessa ytterligare effekter i sina beräkningar körde teamet 10 N-kroppssimuleringar för de yttre planeterna med hjälp av den kraftfulla generalen klunga HOFFMAN2. Dessa simuleringar delades in i två faser: före slutet av solens massförlust och fasen som inträffar efter. Även om 10 simuleringar inte är ett tillförlitligt statistiskt urval, fann teamet att ett liknande scenario utspelade sig varje gång.
Efter att solen har fullbordat sin utveckling till en vit dvärg kommer de yttre planeterna att ha en stor omloppsbana men kommer fortfarande att förbli relativt stabila. Jupiter och Saturnus kommer dock att vara i en stadig 5:2-resonans – för var femte gång Jupiter kretsar runt solen kretsar Saturnus två gånger (denna möjliga resonans har föreslagits många gånger, inte minst av Isaac Newton själv).
Dessa förlängda banor, såväl som planetariska resonansegenskaper, kommer att göra systemet mer mottagligt för stjärnpåverkan. Om 30 miljarder år kommer sådana stjärnstörningar att förvandla dessa stabila banor till kaotiska, vilket leder till en snabb förlust av planeten. Alla utom en av planeterna kommer att flyga från sina banor och bli skurkplaneter.
Denna sista, ensamma planet kommer att existera i ytterligare 50 miljarder år, men dess öde kommer att avgöras. Så småningom kommer den också att brytas av bana av tyngdkraften från stjärnorna som kommer att flyga förbi den. När allt kommer omkring, 100 miljarder år efter att solen förvandlats till en vit dvärg, kommer solsystemet att vara borta.
Detta är en mycket kortare tidsperiod än den som föreslogs 1999. Och, som forskarna noggrant noterar, beror det på aktuella observationer av den lokala galaktiska miljön och uppskattningar av stjärntransit, som kan ändras. Så det här är på intet sätt hugget i sten. Även om uppskattningarna av tidsskalan för solsystemets död verkligen förändras, är det fortfarande många miljarder år bort. Sannolikheten att mänskligheten kommer att leva tillräckligt länge för att se detta är mycket liten.
Läs också: