Em um futuro distante, sobrevôos estelares desmontarão completamente o sistema solar
p Impressão artística da estrutura de uma estrela semelhante ao solar e uma gigante vermelha, não escalar. Crédito:ESO
p Consumo e desintegração. p Da próxima vez que você quiser ser a vida da festa - se você está saindo com nerds legais - apenas coloque essa frase na conversa. E quando eles olham para você com curiosidade, apenas diga que esse é o destino final do sistema solar.
p Em seguida, ajuste sua gravata e tome outro gole de seu absinto.
p Para o fluxo de perguntas de acompanhamento entusiasmadas que devem seguir sua explicação, você pode explicar melhor que o próprio sol e a Via Láctea serão os culpados. E então você pode mencionar um novo estudo.
p O estudo é intitulado "A Grande Desigualdade e a Desintegração Dinâmica do Sistema Solar Exterior". O autor principal é Jon Zink, um estudante de graduação na Divisão de Astronomia e Astrofísica da UCLA. O artigo é publicado no
Astronomical Journal .
p Os humanos há muito se perguntam sobre o eventual destino do sistema solar. Na introdução de seu artigo, os autores escrevem, "Compreender a estabilidade dinâmica de longo prazo do sistema solar constitui uma das mais antigas pesquisas da astrofísica, traçando de volta ao próprio Newton, que especulou que as interações mútuas entre os planetas acabariam por tornar o sistema instável. "Mas ele não conseguia se explicar porque a teoria da perturbação ainda não existia.
p Conforme o sol evolui, vai se tornar uma estrela gigante vermelha, crescendo em tamanho até engolfar os planetas internos. Crédito:Roen Kelly
p Newton estava pelo menos parcialmente certo. Mas determinar o futuro de um sistema complicado como o nosso sistema solar não é uma tarefa fácil, especialmente porque envolve algum prognóstico científico em eventos que levam bilhões de anos para se desenrolar.
p Neste novo estudo, os autores conduziram uma série de simulações chamadas de N-body. Eles são uma ferramenta comum em astronomia e astrofísica. As simulações de N-body são simulações de sistemas dinâmicos de partículas em interação, embora neste caso, as partículas são os planetas e o próprio sol.
p Em vários bilhões de anos, o sol - o eixo do sistema solar - mudará dramaticamente. A fusão de hidrogênio em seu núcleo vai diminuir, e o sol sairá da sequência principal. Ele vai se expandir em uma gigante vermelha, envolvendo Mercúrio, Vênus e provavelmente a Terra. (A sobrevivência de Marte é incerta, mas como sua massa é tão baixa, sobreviver ou não não afetará muito os grandes planetas externos. "
p Você pode perguntar, "Assim que a Terra acabar, quem se importa com o que acontece a seguir? Por que se preocupar com essas simulações? "Bem, talvez a humanidade já tenha migrado para o interior do sistema solar até então. Mas se temos ou não, ainda estamos empenhados em saber o destino do sistema solar.
p Então, conforme o sol se expande em uma gigante vermelha, também começará a perder massa. Na verdade, provavelmente perderá cerca de metade de sua massa nos próximos 7 bilhões de anos ou mais. A perda de massa, que ancora as órbitas dos planetas do sistema solar e outros corpos, será extremamente perturbador.
p Este gráfico mostra quando cada planeta externo é ejetado do sistema solar nas 10 simulações dos autores (representadas por cores diferentes). Crédito:Zink et al. 2020
p A expansão do Sol significará o fim do jogo para os planetas rochosos internos, provavelmente. Mas para quaisquer humanos ou seus distantes, descendentes irreconhecíveis agarrados à vida no oceano de Europa ou em outro lugar, será o fim do jogo, também.
p Sem a massa do sol para ancorá-los gravitacionalmente, os planetas externos do sistema solar ficarão descolados. Como um aristocrata em uma farra de absinto de cinco dias, seu comportamento orbital se tornará imprevisível, errático. Eles vão se afastar ainda mais, para o espaço.
p Até aqui, este não é um conhecimento novo. "Devido à perda de massa solar - que se espera remover cerca de metade da massa da estrela -, as órbitas dos planetas gigantes se expandem, "escrevem os autores. Mas Zink e seus colegas queriam descobrir o que acontece depois disso. De acordo com seu trabalho, haverá outro período de relativa estabilidade para alguns dos planetas.
p "Este processo adiabático mantém as relações do período orbital, mas as interações mútuas entre os planetas e a largura das ressonâncias de movimento médio (MMR) aumentam, levando à captura de Júpiter e Saturno em uma configuração ressonante 5:2 estável. "
p Mas essas órbitas expandidas, junto com outras características, tornar a situação insustentável. A nova configuração, que carece do efeito de ancoragem da massa do sol, é suscetível a "... perturbações de interações de voo estelar, "escrevem os autores. Neste ponto de suas simulações, nosso sol irreconhecível agora é uma anã branca.
p Esta última imagem de Júpiter, tirada pelo telescópio espacial Hubble da NASA / ESA em 25 de agosto de 2020, foi capturado quando o planeta estava a 653 milhões de quilômetros da Terra. Se este novo estudo estiver correto, Júpiter pode ser o último planeta do sistema solar. Crédito:NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), e M. H. Wong (Universidade da Califórnia, Berkeley) e a equipe OPAL.
p "De acordo, dentro de cerca de 30 Gyr, encontros estelares perturbam os planetas no subdomínio caótico da ressonância 5:2, desencadeando uma instabilidade em grande escala, que culmina nas ejeções de todos os planetas, exceto um, durante os próximos 10 Gyr. "
p Qual é o único planeta que resistirá à expulsão? Provavelmente Júpiter, o planeta mais massivo do nosso sistema solar. Sem nenhum companheiro sobrando, Júpiter permanecerá por mais 50 Gyr, de acordo com o estudo. Ele só será removido quando um sobrevoo estelar finalmente o mandar embora.
p "Com a ausência de planetas adicionais, o planeta sobrevivente carece de um mecanismo direto para obter energia positiva. A única fonte restante de troca de energia é por meio de interações com estrelas que passam, "os autores escrevem em seu artigo. E eles calculam que uma estrela passará a cada 20 milhões de anos.
p Como o último planeta de pé, A excentricidade orbital de Júpiter aumentará. "Como resultado, a escala de tempo esperada para a ejeção do gigante gasoso pós-instabilidade é reduzida em cerca de um fator de dois (em comparação com a órbita planetária antes do início da instabilidade). O velho e solitário Júpiter será mais suscetível à ejeção por qualquer estrela que passe.
p Se você está imaginando um evento de sobrevôo nas circunstâncias certas para ejetar Júpiter, isso provavelmente não está certo. É mais como 'morte por mil cortes'.
p Esta figura do estudo mostra o lento aumento da excentricidade e do semieixo maior causado por voos estelares repetidos ao longo do tempo, com um evento flyby final ejetando o último planeta do sistema solar. Crédito:Zink et al, 2020
p "Uma vez que os encontros de sobrevôo são raros (entrando no 10, 000 au sphere uma vez a cada 23 milhões de anos), e a maioria das interações terá pequenos efeitos dinâmicos no planeta restante, o processo de ejeção pode, em princípio, ocorrer de forma constante ... "Escrevem Zink e seus coautores.
p Ou talvez não. "Por outro lado, dado tempo suficiente, também é possível que um encontro extremamente próximo liberte de forma independente o planeta final. O mecanismo subjacente para a remoção do planeta final, portanto, representa uma competição entre esses dois processos. "
p Isso não é fácil de simular, especialmente porque tudo vai acontecer daqui a bilhões de anos. Adequadamente, os autores colocam uma questão:"Em outras palavras, o planeta final será ejetado por um único grande evento ou muitas pequenas trocas de energia? "
p Os autores oferecem algumas ressalvas, no entanto. Um diz respeito ao número de simulações que eles executaram:10. Eles reconhecem que seu estudo não equivale a evidências estatísticas sólidas, mas o fato de que cada simulação produziu resultados semelhantes ainda é significativo. "Em todas as 10 de nossas simulações, os quatro gigantes gasosos são ejetados do sistema solar em 1, 012 anos, após o fim da perda de massa solar, " eles escrevem.
p Outra ressalva envolve as estrelas que voam. Eles modelaram voos de estrelas individuais, mas cerca de metade de todas as estrelas existem em pares binários. A equipe excluiu esses encontros de suas simulações, tipo de. Mas eles ainda eram responsáveis por eles, reconhecendo que os voos binários provavelmente seriam mais perturbadores do que os voos solitários. "Ao escolher excluir esses encontros binários, estamos fazendo uma estimativa conservadora para a vida útil do futuro sistema solar. Em outras palavras, o efeito de incluir flybys binários reduziria ainda mais esse tempo de vida esperado. "
p No início de seu artigo, os autores sugerem cautela em relação aos seus próprios resultados. "Infelizmente, " eles escrevem, "mesmo as simulações de corpo N mais precisas são capazes de produzir prognósticos limitados no tempo para a evolução do sistema solar. Devido à natureza caótica das órbitas planetárias, a previsão determinística é impossível em escalas de tempo suficientemente longas. "
p Claro, a própria Via Láctea mudará muito ao longo dessas escalas de tempo extremamente longas. Como isso afetará o futuro do sistema solar?
p Como o sistema solar, ou o que sobrou dele, migra pela galáxia, a perspectiva pode mudar. "Ao longo das escalas de tempo consideradas neste estudo, o sistema solar pode sofrer migração radial através da Galáxia, encontrar regiões de densidade estelar e dispersão de velocidade diferentes. "Mas isso é quase impossível de modelar.
p Vai migrar para fora ou para dentro? Ninguem tem certeza, e ninguém tem certeza se isso significa que o sistema remanescente encontrará menos estrelas ou mais estrelas. Mas a taxa de encontro pode variar em três vezes.
p A Via Láctea também deve colidir ou se fundir com a galáxia de Andrômeda em vários bilhões de anos. Mas novamente, isso não é fácil de modelar no nível granular de sistemas solares individuais. "Essas mudanças afetarão a taxa e a velocidade dos encontros estelares, mas estimar com precisão essas mudanças continua difícil e está além do escopo deste trabalho. "
p Uma ilustração artística da galáxia de Andrômeda e da Via Láctea, as duas maiores galáxias do Grupo Local, estão em rota de colisão. Crédito:NASA
p Em todo o caso, não há razão para terminar sua garrafa de absinto enquanto mantém um olho nervoso no céu. É improvável que a humanidade esteja por perto para testemunhar nada disso. Se é verdade que 99,9% de todas as espécies que já existiram foram extintas, não temos grandes chances.
p Mas a questão em torno do destino do sistema solar ainda é fascinante. Eventualmente, os ex-companheiros planetários se dispersarão e vagarão pelo espaço como planetas rebeldes. Se qualquer outra espécie de smarty-pants os avistar, eles não terão nenhuma pista sobre suas origens e nenhuma maneira de saber que certa espécie de hominídeo em um determinado planeta se perguntou sobre seu destino final.