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我們的太陽係可能比我們想像的更早徹底崩潰

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儘管我們腳下的大地(大部分時間)看似堅實而平靜,但這個宇宙中沒有什麼是永恆的。 有一天,我們的太陽會死去,釋放出它的大部分質量,然後它的核心收縮成一顆白矮星,逐漸排出熱量,直到一千萬億年後,它只不過是一塊冰冷、黑暗、死去的石頭。

但到那時,太陽係將不再有其他部分。 根據新的模擬,行星只需要 100 億年就可以飛過銀河系,將垂死的太陽遠遠拋在後面。 至少數百年來,天文學家和物理學家一直試圖弄清楚太陽系的最終命運。

天文學家在他們的新論文中寫道:“了解太陽系的長期動態穩定性是天體物理學最古老的領域之一,可以追溯到牛頓本人,他認為行星際相互作用最終會導致系統不穩定。”

但它比看起來要復雜得多。 參與動態系統、相互作用的物體數量越多,這個系統就越複雜,預測也就越困難。 這被稱為問題 N體.

由於這種複雜性,不可能確定性地預測太陽系中物體在特定時間間隔內的軌道。 五到千萬年後,信心就飛出窗外了。 但是,如果我們能夠弄清楚我們的太陽係發生了什麼,它將告訴我們宇宙如何在遠遠超過其當前 13,8 億年年齡的時間尺度上演化。

1999 年,天文學家預測太陽係將在至少 億(或千億)年的時間內緩慢解體。 根據他們的計算,這正是木星和土星的軌道共振分離天王星所需的時間。 然而,這個計算並沒有考慮到一些可能更早摧毀太陽系的重要因素。

首先,它是太陽。

5億年後,在死亡之前,太陽將變成一顆紅巨星,吞噬水星、金星和地球。 然後它將被恆星風攜帶的幾乎一半質量噴射到太空中; 將留在原位的白矮星將僅為當前太陽質量的 54%。 這種質量損失將削弱太陽對行星、火星、外部氣體和冰巨星、木星、土星、天王星和海王星的引力。

白矮星
形成行星狀星雲的爆炸後的白矮星

其次,由於太陽系圍繞銀心旋轉,其他恆星必須靠得足夠近才能擾亂行星的軌道。 研究人員寫道:“如果我們考慮到恆星質量的損失和外行星軌道的膨脹,這些相遇將變得更有影響力。” 在他們的計算中考慮到這些額外的影響,該團隊使用強大的將軍對外行星進行了 10 次 N 體模擬 霍夫曼2. 這些模擬分為兩個階段:太陽質量損失結束之前和之後發生的階段。 儘管 10 次模擬不是可靠的統計樣本,但團隊發現每次都會出現類似的情況。

在太陽完成演化成白矮星後,外行星的軌道會很大,但仍會保持相對穩定。 然而,木星和土星將保持穩定的 5:2 共振——木星每繞太陽運行五次,土星繞太陽運行兩次(這種可能的共振已被多次提出,尤其是艾薩克·牛頓本人)。

這些擴展的軌道,以及行星共振特性,將使系統更容易受到恆星的影響。 30億年後,這樣的恆星擾動會將這些穩定的軌道變成混亂的軌道,導致地球迅速消失。 除了一顆行星之外,所有行星都將飛離它們的軌道並成為流氓行星。

這最後一顆孤獨的星球將再存在 50 億年,但它的命運將被決定。 最終,它也會因飛過它的恆星的引力而脫離軌道。 畢竟,在太陽變成白矮星 100 億年後,太陽係就會消失。

這比 1999 年提出的時間要短得多。 而且,正如研究人員仔細指出的那樣,這取決於當前對當地銀河環境的觀察和對恆星過境的估計,這些可能會發生變化。 所以這絕不是一成不變的。 即使對太陽系死亡時間尺度的估計真的發生了變化,也仍然是數十億年的時間。 人類活到足以看到這一點的可能性非常渺茫。

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