Земля сгорит, а Сатурн вытолкнет в космос: как и когда на самом деле погибнет Солнечная система

Ранее учёные считали, что внешние планеты Солнечной системы смогут сохранять стабильные орбиты еще в течение миллиарда миллиардов лет. Однако новое моделирование показало, что система может начать разрушаться гораздо раньше — еще до того, как Солнце превратится в белого карлика или в течение нескольких миллиардов лет после этого.

К таким выводам пришли астрофизики в результате нового исследования, опубликованного в The Astrophysical Journal Letters. Ученые смоделировали, как на планеты повлияет не только постепенная потеря Солнцем массы, но и отдельные нерегулярные выбросы вещества.

Согласно результатам расчетов, примерно 40% смоделированных систем разрушились или подверглись сильному гравитационному рассеянию планет еще до того, как Солнце превратилось в белого карлика. А в течение трех миллиардов лет после этого нестабильными становились около 90% систем по сценарию, учитывающему выбросы вещества на разных этапах эволюции звезды.

Как потеря массы Солнцем может разрушить орбиты планет

Когда Солнце исчерпает запасы водорода в ядре, оно пройдет стадию красного гиганта, а затем сбросит значительную часть внешней оболочки. В итоге останется белый карлик — плотное звездное ядро. По мере потери массы гравитационное влияние Солнца будет ослабевать, а орбиты планет будут расширяться.

В предыдущих моделях этот процесс в основном считали плавным. При таком сценарии орбиты планет-гигантов увеличиваются, но их взаимное расположение остается относительно стабильным. Новое исследование учитывает, что вещество может выбрасываться отдельными порциями, причем несимметрично.

Каждый такой выброс вызывает небольшой толчок для самой звезды. Поскольку направления толчков разнятся, их эффект постепенно накапливается. В результате орбиты планет меняются: они могут становиться более вытянутыми, а расстояния между соседними планетами — сокращаться.

Компьютерные симуляции показали, что в определенных условиях орбиты планет пересекаются. Это может привести к сильным гравитационным взаимодействиям, обмену местами на орбитах или выбрасыванию отдельных планет в межзвездное пространство. В некоторых рассчитанных сценариях Сатурн покидал систему уже через несколько миллионов лет после образования белого карлика.

Когда может начаться разрушение Солнечной системы

По расчетам авторов, нестабильность может возникнуть еще на стадии красного гиганта. В других сценариях она развивается уже после образования белого карлика — от нескольких миллионов до двух миллиардов лет. Поэтому речь идет не об одной точной дате гибели Солнечной системы, а о широком диапазоне возможных сценариев.

Важно, что исследователи моделировали прежде всего внешнюю часть системы — четыре планеты-гиганта. Их результаты не означают, что Земля просуществует еще миллиард лет после смерти Солнца. Судьба нашей планеты будет зависеть от гораздо более ранних изменений: еще до завершения эволюции Солнца условия на Земле станут непригодными для привычной жизни, а во время стадии красного гиганта внутренняя часть системы претерпит кардинальные преобразования.

Авторы также отмечают, что выводы зависят от характера потери массы звезды. Модель опирается на предположения об отдельных асимметричных выбросах, которые согласуются с наблюдениями за белыми карликами. Итак, новая работа не устанавливает неизбежный срок разрушения системы, а демонстрирует механизм, который предыдущие модели не учитывали.

Как будет меняться Солнце перед гибелью

Приблизительно через пять миллиардов лет Солнце исчерпает основные запасы водорода в ядре и начнет превращаться в красного гиганта. Его внешние слои значительно расширятся, а затем звезда сбросит оболочку и оставит после себя белый карлик.

Будущее Земли на этом этапе остается предметом отдельных исследований. Ученые пересматривают сценарии того, как завершится существование нашей планеты, ведь расширение Солнца и изменение его гравитационного влияния могут иметь разные последствия для земной орбиты.

Еще до этого этапа рост яркости Солнца будет постепенно менять условия на планете. По оценкам исследователей, жизнь на Земле может исчезнуть задолго до смерти звезды. А финальное превращение Солнца в красного гиганта станет следующим этапом масштабной перестройки всей системы.

Таким образом, новое исследование меняет представление не столько о дате гибели Солнца, сколько о том, как долго после этого смогут сохраняться орбиты планет-гигантов. Вместо почти немыслимых временных промежутков их динамичная стабильность может завершиться в течение нескольких миллиардов лет — а в отдельных сценариях разрушение начнется еще при жизни Солнца.