Wędrujące gwiazdy mogą zniszczyć Układ Słoneczny

Nasza kosmiczna wyspa nie jest tak bezpieczna, jak przypuszczano. Astronomowie z Uniwersytetu Bordeaux we Francji i Planetary Science Institute w Arizonie odkryli, że gwiazdy przelatujące obok naszego Układu Słonecznego mogą wywołać znacznie poważniejsze konsekwencje niż dotychczas przewidywano. 

Badania, które wkrótce zostaną opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Icarus, sugerują, że nawet zwykłe, rutynowe przeloty gwiazd w pobliżu Słońca mogą zaburzyć delikatną równowagę grawitacyjną, która utrzymuje planety na swoich orbitach.

"Badaliśmy typowe, rutynowe spotkania. To gwiazdy, które naprawdę nieustannie – w kategoriach kosmicznych – przelatują obok Słońca" – wyjaśnia astronom Sean Raymond z University of Bordeaux, główny autor badania. Jego zespół przeprowadził około tysiąca symulacji, uwzględniając różne położenia planet i tysiąca gwiazd poruszających się zgodnie ze znanymi danymi o lokalnej populacji gwiazd.

Wyniki były zaskakujące. Prawdopodobieństwo, że planeta zostanie wyrzucona ze swojej orbity przez przelatującą gwiazdę, jest o 50% wyższe niż w przypadku tzw. chaosu wewnętrznego, czyli naturalnych perturbacji grawitacyjnych między planetami. Co więcej, podczas gdy wewnętrzna niestabilność Układu Słonecznego może się ujawnić dopiero za 4-5 miliardów lat, zakłócenia spowodowane przelotem gwiazdy mogą wystąpić w dowolnym momencie.

Najbardziej nieoczekiwaną "ofiarą" okazał się Pluton, którego prawdopodobieństwo destabilizacji wynosi aż 5%. Raymond zauważa, że żadne wcześniejsze badania nie przewidywały takiej możliwości ze względu na stabilizujący wpływ grawitacyjny Neptuna. Jednak nowe symulacje pokazują, że przelot gwiazdy może zakłócić tę równowagę.

Badania wskazują również, że prawdopodobieństwo wejścia Merkurego na chaotyczną orbitę jest o 50-80% wyższe niż wcześniej szacowano, choć ryzyko bezwzględne pozostaje niewielkie i wynosi 0,6% w ciągu najbliższych kilku miliardów lat. Podobnie ryzyko dla Marsa, Wenus i Ziemi wzrosło odpowiednio do 0,3%, 0,2% i 0,05%. Prawdopodobieństwo zmiany orbity Ziemi na tyle, by spowodować znaczące globalne ocieplenie, wynosi 0,3%.

Image

Z badań naukowców z Uniwersytetu w Toronto wynika, że nawet niewielka zmiana orbity Neptuna - o zaledwie 0,1% - może wywołać efekt domina, który zdestabilizuje cały Układ Słoneczny. Taką zmianę mogłaby spowodować gwiazda o masie Słońca mijająca nasz układ w odległości około 250 jednostek astronomicznych (37 miliardów kilometrów).

Chociaż szansa, że gwiazda zaburzy równowagę Układu Słonecznego w ciągu najbliższych kilku miliardów lat, pozostaje niewielka (ryzyko wzrosło z 1% do około 1,5%), odkrycie to ma istotne implikacje dla zrozumienia innych układów planetarnych. "1 na 1000 wydaje się niewiele, ale znamy ponad 1000 egzoplanet. Nawet jeśli nam się to nie przydarzy, jest to ważne przy interpretacji danych o innych układach" – podkreśla Raymond.

Dla naszej planety istnieje jednak również potencjalnie pozytywny scenariusz. W niektórych symulacjach Ziemia mogłaby zostać wyrzucona na orbitę w obszarze Obłoku Oorta lub nawet zostać przechwycona przez mijającą gwiazdę, co mogłoby stworzyć nowe warunki dla kontynuacji życia.

Astronomowie już teraz badają historyczne spotkania Układu Słonecznego z innymi gwiazdami. Najbliższe znane podejście wykonała gwiazda Gliese 710, która 1,5 miliona lat temu zbliżyła się na odległość jednej piątej roku świetlnego od naszego układu. Choć nie wpłynęło to na orbity planet, z pewnością zakłóciło ścieżki komet i asteroid na obrzeżach Układu Słonecznego.

Odkrycia te zmieniają nasze postrzeganie Układu Słonecznego jako izolowanej wyspy w kosmosie. W rzeczywistości jest on dynamicznym systemem, który nieustannie oddziałuje z otoczeniem. Jak podsumowuje Raymond, "różnorodność scenariuszy zniszczenia Układu Słonecznego jest znacznie większa, niż wcześniej sądzono". Chociaż nie musimy się tym martwić w ludzkiej skali czasowej, badania te rzucają nowe światło na długoterminową przyszłość naszego kosmicznego domu.