Sistemul Solar ar putea deveni instabil de 100 de ori mai repede decât se credea. Cum ar putea pierderea de masă a Soarelui să destabilizeze planetele

Un studiu realizat de astrofizicieni de la Caltech și Universitatea din Michigan ne arată că Sistemul Solar ar putea deveni instabil de 100 de ori mai repede decât se estima anterior. Potrivit cercetării publicate în „The Astrophysical Journal Letters”, pierderea haotică de masă a Soarelui ar putea destabiliza orbitele planetelor exterioare în următoarele miliarde de ani.

Sistemul Solar ar putea deveni instabil de 100 de ori mai repede decât se credea

Stabilitatea Sistemului Solar ar putea fi afectată mult mai devreme decât estimau cercetătorii. Un nou studiu realizat de astrofizicieni de la California Institute of Technology (Caltech) și Universitatea din Michigan arată că pierderea de masă a Soarelui în ultimele etape ale existenței sale ar putea destabiliza orbitele planetelor exterioare și ar putea duce la expulzarea unora dintre ele în spațiul interstelar.

Până acum, modelele matematice sugerau că planetele exterioare ar putea rămâne stabile timp de miliarde de ani după transformarea Soarelui într-o pitică albă. Chiar și în condițiile pierderii unei mari părți din masa solară și ale apropierii unor stele străine, sistemul ar fi putut rezista aproximativ 100 de miliarde de ani fără perturbări majore.

Un studiu recent arată însă că această perspectivă ar putea fi prea optimistă. Cercetătorii au constatat că pierderea de masă a Soarelui nu se va produce neapărat într-un mod uniform, ci ar putea avea loc printr-o succesiune de expulzări de material. Aceste evenimente ar genera impulsuri care ar modifica poziția Soarelui și, implicit, influența sa gravitațională asupra planetelor.

Astrofizicianul Konstantin Batygin, de la Caltech, a explicat pentru ScienceAlert că rezultatele se schimbă semnificativ atunci când pierderea continuă de masă este analizată ca o succesiune de evenimente distincte. Potrivit acestuia, instabilitatea viitoare a Sistemului Solar ar putea avea la origine tocmai aceste variații.

Cum ar putea pierderea de masă a Soarelui să destabilizeze planetele?

Potrivit cercetătorilor, Soarele va pierde o mare parte din masa sa în următoarele aproximativ șase miliarde de ani, pe măsură ce își va epuiza combustibilul nuclear și va trece prin etapele finale ale evoluției sale, înainte de a deveni o pitică albă.

În acest proces, materialul solar ar putea fi expulzat în mii de episoade distincte. Fiecare dintre acestea ar modifica ușor mișcarea Soarelui și câmpul său gravitațional. Dacă expulzările ar fi perfect simetrice, efectele lor s-ar putea compensa reciproc. Caracterul aleatoriu al acestor evenimente ar putea genera însă variații care, acumulate în timp, ar perturba orbitele planetelor aflate la distanțe mari.

Pentru a investiga acest fenomen, cercetătorii au analizat date furnizate de observatorul spațial Gaia al Agenției Spațiale Europene, care a monitorizat sisteme stelare binare largi, inclusiv unele care conțin pitice albe. Pe baza acestor informații, echipa a realizat simulări privind efectele impulsurilor produse de pierderea de masă a viitorului Soare.

Estimările indică faptul că fiecare episod de expulzare ar putea elimina o cantitate de materie echivalentă cu aproximativ 33 de mase terestre, reprezentând o zecime de miime din masa Soarelui. Procesul ar putea cuprinde aproximativ 4.600 de episoade, fiecare modificând viteza stelei cu circa șapte metri pe secundă.

Planetele exterioare ar putea ajunge pe orbite haotice

Cercetătorii au realizat aproape 700 de simulări, concentrându-se ulterior asupra a 48 de scenarii considerate cele mai realiste în ceea ce privește pierderea de masă din etapele finale ale existenței Soarelui.

În 37 dintre cele 48 de scenarii analizate, adică în aproape 80% dintre cazuri, planetele exterioare ar începe să își intersecteze orbitele mult mai devreme decât se estima anterior. În unele simulări, acest proces ar putea începe după ce Soarele pierde doar aproximativ 10% din masa sa inițială.

Până la transformarea Soarelui într-o pitică albă, regiunea exterioară a Sistemului Solar ar ajunge într-o stare de instabilitate accentuată în aproximativ 40% dintre scenarii. Uranus și Neptun și-ar putea schimba semnificativ pozițiile și ar putea ajunge chiar pe orbite care trec în interiorul orbitei lui Jupiter.

Un asemenea proces ar modifica radical configurația actuală a planetelor gigantice și ar putea conduce la ciocniri, schimbări majore ale orbitelor sau expulzări în spațiul interstelar.

Saturn s-ar putea număra printre planetele afectate. În anumite scenarii, planeta ar putea fi ejectată din Sistemul Solar în decurs de câteva milioane de ani, devenind o planetă rătăcitoare, fără o stea în jurul căreia să orbiteze.

Konstantin Batygin a declarat pentru ScienceAlert că, în nouă din zece simulări, cel puțin o planetă gigantică ar fi expulzată în spațiul interstelar. Rezultatul este compatibil cu studiile bazate pe microlentile gravitaționale, care sugerează că în galaxie ar putea exista un număr de planete rătăcitoare comparabil cu cel al stelelor.

Potrivit cercetătorului, stelele aflate în ultimele etape ale existenței lor ar putea reprezenta una dintre sursele acestor planete.

Sistemul Solar s-ar putea dezintegra în mai puțin de 10 miliarde de ani

Conform simulărilor, în aproximativ 90% dintre scenarii, Sistemul Solar ar ajunge să se dezintegreze în decurs de trei miliarde de ani după ce Soarele se transformă într-o pitică albă. Raportată la momentul actual, această perioadă ar însemna mai puțin de 10 miliarde de ani.

Rezultatele indică faptul că instabilitatea Sistemului Solar ar putea apărea de până la 100 de ori mai repede decât sugerau estimările anterioare. În anumite scenarii, perturbările ar putea începe chiar înainte ca Soarele să ajungă în stadiul de pitică albă.

Cercetătorii au amintit că Isaac Newton anticipase posibilitatea ca arhitectura planetară să devină instabilă, deși explicația pe care o avea în vedere era diferită. Noile rezultate sugerează că sistemul ar putea fi destabilizat nu neapărat de trecerea unei stele străine, ci de schimbările produse chiar de evoluția Soarelui.

Pe măsură ce Soarele pierde masă, orbitele planetelor se pot extinde, iar influența gravitațională a altor stele ar putea deveni mai importantă. Studiul indică însă că impulsurile generate de expulzările de materie ar putea declanșa perturbări interne suficient de puternice pentru a modifica radical configurația planetară.

Batygin a afirmat că aproximativ 97% dintre stele își încheie existența într-un mod similar celui anticipat pentru Soare și că multe sisteme planetare ar putea fi mai fragile decât Sistemul Solar. În opinia sa, ideea că sistemele planetare se sting treptat și fără perturbări majore nu este susținută de aceste rezultate.

Cercetarea a fost publicată în revista științifică The Astrophysical Journal Letters.