מחקר חדש מצמצם את תוחלת החיים החזויה של מערכת השמש במיליארד פעמים

חוקרים ממכון הטכנולוגיה של קליפורניה פרסמו סימולציות חישוביות חדשות המעידות כי כוכבי הלכת החיצוניים של מערכת השמש יהפכו לחסרי יציבות דינמית הרבה יותר מהר ממה שהנחזו המודלים הקודמים. המחקר, בהנהגת Konstantin Batygin ביחד עם Jim Fuller ו-Fred C. Adams, התפרסם ב-The Astrophysical Journal Letters (כרך 1009, מאמר L22) תחת הכותרת "Terminal Instability of the Solar System Triggered by Stochastic Solar Mass Loss."

מה המחקר בעצם מצא

הצוות ריצה מאות סימולציות N-body המעקבות אחר היחסים הגרוויטציוניים בין צדק, שבתאי, אורנוס ונפטון כאשר השמש התפתחת לענקית אדומה ובהמשך לננס לבן. על פי הסיכום של AAS Nova של המאמר, כ-40% מהסימולציות הראו כי מסלולי כוכבי הלכת החיצוניים נהרסו אפילו בשלב הענקית האדומה עצמה, ו-90% הראו הרס תוך 3 מיליארד שנים מהיווצרות הננס הלבן. בסך הכל, המאמר מסיק כי כוכבי הלכת החיצוניים אינם סביר שישרדו יותר מכ-מיליארד שנים לאחר שהשמש הופכת לננס לבן.

מדוע הזמנת השינוי כל כך הרבה

מחקרי יציבות קודמים הניחו שהשמש תאבד מסה בצורה חלקה והדרגתית עם הזדקנותה. בהנחה זו, עבודות קודמות הערכו שכוכבי הלכת החיצוניים יכולים להישאר יציבים למשך 30 עד 100 מיליארד שנים, או לפי כמה הערכות עד 10^18 שנים, לפי AAS Nova ו-404 Media. המאמר החדש מודל מחדש את אובדן המסה של השמש כסדרה של "כלים אקראיים ולא סימטריים", בהתאם לחזות הנסיגה שנצפו של ננסים לבנים המרמזים שמסה מוצאת בצורה לא אחידה ולא בצורה אחידה.

כאשר אקראיות זו משולבת בסימולציות, יחסי התקופה המסלולית של כוכבי הלכת הענקיים סוחפים בצורה בלתי צפויה לאורך הזמן, תהליך שהמחברים מתארים כדיפוזיה סטוכסטית. 404 Media דיווחה כי מנגנון זה גורם לחציות מסלול וכאוס גם כאשר כוכבי לכת נופלים לתוך רזוננסים בתנועה ממוצעת - תצורות שבהן תקופות מסלול יוצרות יחסי מספרים שלמים קטנים וקודם לכן הניחו שמספקות הגנה מסוימת נגד חוסר יציבות. המאמר מגלה שתצורות רזוננטיות מתפרקות מעט יותר מתצורות לא רזוננטיות, לא פחות.

הציר הזמני ומשמעותו

למרות ההפחתה הדרמטית, חוסר היציבות החזוי נשאר מיליארדי שנים משם. השמש צפויה להיכנס לשלב הענקית האדומה בערך 5 מיליארד שנים מעכשיו, לפי ציוני הזמן של התפתחות כוכבים סטנדרטיים שצוטטו על ידי Euronews, ולכן חלון חוסר היציבות שזה עתה זוהה עדיין יתרחש הרבה מעבר לכל סולם זמן אנושי. הממצא מתוקן כיצד אסטרונומים מבינים את גורל דינמי לטווח ארוך של מערכות כוכביות בעת שכוכב המארח שלהם מת, במקום להצביע על כל סיכון קרוב טווח לכדור הארץ או למערכת השמש הנוכחית.

הציטוט מתייחס להשערה ההיסטורית של יצחק ניוטן כי מסלולים סוחפים של צדק ושבתאי רמזו שהסדר הפלנטרי אולי לא יהיה נצחי, רעיון שמחברי המאמר החדש אומרים שהסימולציות שלהם בסופו של דבר תומכות בו, אם כי בציר זמני הקשור למות השמש ולא לסחף מסלול בימינו.