Раскрыты последствия приближения блуждающей звезды

• 28.11.2023
• 95 просмотров

Фото: Austin Human / Unsplash

Астрономы Университета Бордо во Франции раскрыли последствия приближения блуждающей звезды к Солнечной системе на расстояние менее 100 астрономических единиц. В большинстве случаев орбитальные возмущения оказываются слабыми, однако в ряде сценариев исход может быть гибельным. Результаты исследования опубликованы на сервере препринтов arXiv.

Ученые провели моделирование из N-тел, что определить влияние убегающей звезды на Землю и другие планеты. Предполагается, что вероятность этого события в течение следующего миллиарда лет (оставшийся срок нахождения Земли в обитаемой зоне) равна примерно одному проценту. В общей сложности было проведено 12 тысяч прогонов модели с различными скоростями и траекториями звезды-странника.

Если звезда пройдет в 100 астрономических единицах от Солнца, остается высокая вероятность (более 95 процентов), что все восемь планет Солнечной системы выживут. Однако в ситуации с потерей одной или нескольких планет возникает значительный рост дефицита углового момента — показателя, являющегося мерой орбитального возбуждения планетной системы, то есть отклонения от идеала, в котором планеты вращаются на круговых и плоских орбитах.

Например, в одном из сценариев Меркурий сталкивается с Солнцем через 10 миллионов лет после пролета блуждающей звезды. В других значительно изменяются орбиты ледяных гигантов Урана и Нептуна, что приводит не только к потере Меркурия, но и к столкновению Земли и Венеры. Часть сценариев ограничивается потерей Урана и Сатурна, которые выбрасываются из Солнечной системы. В самых апокалиптических исходах все или почти все планеты либо сталкиваются с Солнцем, либо оказываются выброшенными.

Однако даже в случаях с выживанием большей части планет высокий дефицит углового момента может привести к значительному изменению эксцентриситета и наклона орбит. Некоторые планеты могут улететь на значительное расстояние от Солнца или даже попасть в облако Оорта. Как правило, ими оказываются Сатурн или ледяные гиганты, но в некоторых сценариях такая судьба ждала Марс или даже Землю. Авторы отмечают, что долгосрочное выживание Земли в облаке Оорта не гарантировано и она может оказаться выброшенной.

Наконец, в одном из прогонов Земля захватывается блуждающей звездой, которая имела массу 0,987 массы Солнца и скорость 21,4 километра в секунду. В этом случае Юпитер оказывается единственной выжившей планетой, поскольку Уран, Нептун и Сатурн были выброшены, а Марс, Венера и Меркурий столкнулись с Солнцем. Орбита Земли вокруг новой звезды характеризуется высоким эксцентриситетом, что приводит к большим климатическим изменениям по мере вращения. Однако вероятность этого сценария очень низка.

Большинство звезд-изгоев, также называемых межгалактическими звездами, или убегающими звездами, не приближаются к Земле и направляются за пределы Млечного Пути. К ним относится, например, каппа Кассиопеи, которая находится на расстоянии 4000 световых лет и летит со скоростью около четырех миллионов километров в час, образуя ударную волну. Астрономы Университета Вандербильта обнаружили 675 убегающих звезд, которые были выброшены сверхмассивной черной дырой Млечного Пути, и их траектории также далеки от Солнечной системы.