Nova studija ukazuje na to da bi neravnomjeran gubitak mase Sunca tokom njegovih poslednjih faza mogao da poremeti orbite spoljašnjih planeta ranije nego što se pretpostavljalo. U devet od deset simulacija najmanje jedna džinovska planeta izbačena je u međuzvezdani prostor.

Foto: Ilustraija/Pixabay.com 

Kosmos se nalazi između predvidljive stabilnosti i haosa, što predstavlja izazov za ljudski um koji nastoji da razumije svijet oko sebe. U našem Sunčevom sistemu, stabilnost planeta predstavlja „pitanje oko kojeg je izgrađena nebeska mehanika“. Ljudi su se vjerovatno pitali o tome i prije nego što su postojali izrazi kojima bi opisali svoja razmišljanja, posmatrajući svjetlost zvijezda na noćnom nebu.

Hiljadama godina kasnije, Isak Njutn posumnjao je da bi raspored spoljašnjih planeta mogao da se naruši. Međutim, savremeni matematički proračuni ukazivali su na mogućnost da planete ostanu stabilne čitavu kvintilionsku vremensku epohu, što je više od 70 miliona puta duže od dosadašnje starosti svemira.

Čak i kada se uzmu u obzir evolucija Sunca i zvijezde koje bi mogle da pristignu iz svemira, smatralo se da bi spoljašnje planete mogle da ostanu neometane narednih 100 milijardi godina.

Ta procjena zasnivala se na pretpostavci da će Sunce, za otprilike šest milijardi godina, izgubiti oko polovine svoje mase i postepeno se pretvoriti u bijelog patuljka.

Ipak, prema novoj studiji, poremećaji u spoljašnjem dijelu Sunčevog sistema mogli bi da počnu mnogo ranije nego što se pretpostavljalo.

Istraživanje, objavljeno u časopisu The Astrophysical Journal Letters, sproveli su teorijski astrofizičari Konstantin Batidžin i Džim Fuler sa Kalifornijskog tehnološkog instituta i Fred Adams sa Univerziteta u Mičigenu.

Oni su pronašli dokaze koji ukazuju na to da Sunce neće ravnomjerno gubiti masu. Umjesto toga, materiju će izbacivati u hiljadama pojedinačnih, nasumičnih impulsa.

„Iznenađenje je u tome šta se dešava kada ravnomjernost ustupi mjesto pojedinačnim događajima: kada se gubitak mase podijeli na zasebna izbacivanja, cjelokupna slika se iz korijena mijenja“, rekao je Batidžin za portal ScienceAlert.

„Propast Sunčevog sistema krila se u jednom od najohrabrujućih rezultata nebeske mehanike“, dodao je.

Svako izbacivanje pomjerilo bi Sunce u nešto drugačiji položaj i promijenilo njegov gravitacioni uticaj na planete.

Neravnomjeran gubitak mase mogao bi da promijeni orbite planeta

Kada bi se materija izbacivala simetrično, njen gravitacioni uticaj mogao bi u velikoj mjeri da se poništi. Međutim, nasumična izbacivanja mogla bi da izazovu male promjene koje se vremenom nagomilavaju i dovode do velikih poremećaja u udaljenim djelovima Sunčevog sistema.

Istraživači su dokaze o takvim impulsima pronašli u podacima svemirske opservatorije „Gaja“ Evropske svemirske agencije, koja je nedavno povučena iz upotrebe. Opservatorija je posmatrala široke dvojne zvjezdane sisteme, među kojima su bili i oni koji sadrže bijele patuljke.

Na osnovu tih podataka, naučnici su simulirali različite nivoe impulsnog gubitka mase budućeg Sunca.

Procijenili su da bi Sunce tokom svakog pojedinačnog izbacivanja moglo da izgubi jednu desetohiljaditinu svoje mase, što odgovara masi od približno 33 Zemlje.

Taj proces odvijao bi se kroz oko 4.600 pojedinačnih događaja izbacivanja materije. Svaki od njih promijenio bi brzinu Sunca za približno sedam metara u sekundi.

Od gotovo 700 sprovedenih simulacija, istraživači su posebno analizirali 48 scenarija u kojima je gubitak mase tokom posljednjih faza Sunčevog života najrealističnije predstavljen.

U 37 od 48 scenarija, odnosno u gotovo 80 odsto slučajeva, spoljašnje planete počinju neočekivano rano da ukrštaju svoje orbite. To bi se dešavalo prije nego što Sunce završi s gubitkom svojih spoljašnjih slojeva. U najranijim od ovih scenarija, orbite spoljašnjih planeta već bi počele da se ukrštaju kada Sunce izgubi svega oko 10 odsto svoje mase.

Do trenutka kada se Sunce pretvori u bijelog patuljka, spoljašnji dio Sunčevog sistema bio bi ozbiljno poremećen u 40 odsto analiziranih projekcija.

Uran i Neptun mogli bi da zamijene mjesta, pa čak i da se nađu unutar Jupiterove orbite.

Polemika s Njutnovim teorijama

Postoji i mogućnost da Saturn bude izbačen iz Sunčevog sistema za nekoliko miliona godina. U tom slučaju postao bi slobodno lutajuća planeta, koja bi se kretala međuzvjezdanim prostorom, a postojala bi i mogućnost da je privuče neki drugi zvjezdani sistem.

„Izgubićemo ih. U devet od deset naših simulacija, najmanje jedna džinovska planeta biva izbačena u međuzvjezdani prostor. To se uklapa u rezultate istraživanja zasnovanih na gravitacionom mikrolećiranju, koji ukazuju na to da bi u galaksiji moglo biti onoliko slobodno lutajućih planeta koliko ima zvijezda. Umiruća Sunca vjerovatno predstavljaju jedan od glavnih izvora takvih planeta“, objasnio je Batidžin.

Sveukupno posmatrano, u 90 odsto modela Sunčev sistem raspada se u roku od tri milijarde godina nakon što Sunce postane bijeli patuljak. To znači da bi se takav rasplet mogao dogoditi za manje od 10 milijardi godina od danas.

Ovo istraživanje ukazuje na to da bi Sunčev sistem mogao biti poremećen 100 puta brže nego što se ranije procjenjivalo, a moguće je da bi poremećaji počeli i prije nego što se Sunce pretvori u bijelog patuljka.

„Ispostavlja se da je Njutnova zamisao o nestabilnosti ipak bila tačna. Pogriješio je samo u pogledu onoga što je izaziva“, napisali su istraživači u svom radu.

Prema rezultatima studije, Sunčev sistem ne bi bio uništen gravitacionim uticajem nekog drugog nebeskog tijela koje bi se približilo Suncu. Takav rizik rastao bi kako Sunce gubi masu, a orbite planeta se šire. Umjesto toga, poremećaji bi nastali unutar samog sistema.

Istraživanje takođe utiče na razumijevanje evolucije drugih zvjezdanih sistema.

„Na ovaj način završava život 97 odsto zvijezda, a mnogi zvjezdani sistemi u svemiru krhkiji su od našeg. Mirna penzija koju smo zamišljali za planetarne sisteme predstavlja mit“, zaključio je Batidžin.