دراسة جديدة تقلل من العمر المتوقع للنظام الشمسي بمليار مرة

نشر باحثون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا محاكاة حاسوبية جديدة تشير إلى أن الكواكب الخارجية للنظام الشمسي ستصبح غير مستقرة ديناميكياً أسرع بكثير مما تنبأت به النماذج السابقة. الدراسة، بقيادة Konstantin Batygin جنباً إلى جنب مع Jim Fuller و Fred C. Adams، ظهرت في مجلة The Astrophysical Journal Letters (المجلد 1009، المقالة L22) تحت عنوان "Terminal Instability of the Solar System Triggered by Stochastic Solar Mass Loss."

ما وجدته الدراسة فعلياً

أجرى الفريق مئات محاكاة حاسوبية من نوع N-body تتبع التفاعلات الثقالية بين المشتري وزحل وأورانوس ونبتون مع تطور الشمس إلى عملاق أحمر وبعد ذلك إلى قزم أبيض. وفقاً لملخص AAS Nova للورقة، أظهرت حوالي 40% من المحاكاات تعطل مدارات الكواكب الخارجية خلال مرحلة العملاق الأحمر نفسها، وأظهرت 90% التعطل في غضون 3 مليارات سنة من تكون القزم الأبيض. بشكل عام، تخلص الورقة إلى أن الكواكب الخارجية من غير المرجح أن تبقى لأكثر من حوالي مليار سنة بعد تحول الشمس إلى قزم أبيض.

لماذا تغيرت التقديرات كثيراً

افترضت دراسات الاستقرار السابقة أن الشمس ستفقد الكتلة بسلاسة وتدريج مع تقدمها في العمر. وبناءً على هذا الافتراض، قدرت الأعمال السابقة أن الكواكب الخارجية يمكن أن تبقى مستقرة لمدة 30 إلى 100 مليار سنة، أو بحسب بعض التقديرات تصل إلى 10^18 سنة، وفقاً لـ AAS Nova و 404 Media. بدلاً من ذلك، تنمذج الورقة الجديدة فقدان الشمس للكتلة كسلسلة من "الركلات العشوائية والغير متماثلة"، بناءً على سرعات الارتداد المرصودة للأقزام البيضاء التي تشير إلى أن الكتلة تُطرد بشكل غير متساوٍ وليس بشكل منتظم.

عندما يتم بناء هذه العشوائية في المحاكاات، تنجرف نسب الفترات المدارية للكواكب العملاقة بشكل غير متنبأ به عبر الزمن، وهي عملية يصفها المؤلفون بأنها انتشار عشوائي. تقرير 404 Media أن هذه الآلية تسبب عبور المدارات والفوضى حتى عندما تقع الكواكب في رنينات الحركة المتوسطة - تكوينات تشكل فيها الفترات المدارية نسب أعداد صحيحة صغيرة وكان يُعتقد سابقاً أنها توفر بعض الحماية ضد عدم الاستقرار. تجد الورقة أن التكوينات الرنينية تتفكك أكثر قليلاً من التكوينات غير الرنينية، وليس أقل.

الجدول الزمني وما يعنيه

على الرغم من الانخفاض الدراماتيكي، يبقى عدم الاستقرار المتنبأ به ملايين السنين بعيداً. يُتوقع أن تدخل الشمس مرحلة العملاق الأحمر تقريباً بعد 5 مليارات سنة من الآن، وفقاً لخطوط الزمن المعيارية لتطور النجوم المذكورة من قبل Euronews، لذا فإن نافذة عدم الاستقرار المحددة حديثاً ستحدث أيضاً بعيداً جداً عن أي جدول زمني بشري. تقوم الدراسة بمراجعة فهم علماء الفلك لمصير ديناميكي على المدى الطويل للأنظمة الكوكبية بمجرد موت نجمها المضيف، بدلاً من الإشارة إلى أي مخاطر قريبة الأجل على الأرض أو النظام الشمسي الحالي.

يشير الاقتباس إلى التكهن التاريخي لإسحاق نيوتن بأن المدارات الجائفة للمشتري وزحل تلمح إلى أن الترتيب الكوكبي قد لا يكون أبدياً، وهي فكرة يقول مؤلفو ورقة الدراسة الجديدة أن محاكاتهم تدعمها في النهاية، على الرغم من أنها على جدول زمني مرتبط بموت الشمس بدلاً من الانجراف المداري في الوقت الحاضر.