在遥远的将来,飞过的恒星将完全摧毁太阳系。
能耗和衰减
下次当您与一群书呆子呆在一起并想成为聚会的焦点时,可以在对话中使用该词组。如果他们可疑地看着您,您要做的就是说这是乐队的最终命运。太阳系。
然后调整领带,take一口苦艾酒。
由于您的发言提出了许多后续问题,因此您可以详细解释太阳本身和银河系将是罪魁祸首,并且您还可以谈论一项新研究。
这项研究的标题是“巨大的不平等和外太阳系的动态衰减”。首席研究员是乔恩·辛克(Jon Zink),他毕业于洛杉矶加利福尼亚大学的天文学和天体物理学系,该论文发表在《天文杂志》上。
人类已经思考了太阳系的最终命运。在论文的引言中,作者写道:了解太阳系的动态稳定性已成为天体物理学中最古老的研究之一。它可以追溯到牛顿本人。他曾经得出结论,行星之间的相互作用最终会导致天体发生湍流,“但是自从扰动理论以来目前还不存在,甚至牛顿也无法清楚地解释。
两百年前,牛顿在思考恒星之间的相互作用是否最终会导致系统不稳定,但牛顿是否控制了葡萄酒?历史学家不能确定。
《以撒·牛顿的肖像》(1642-1727年)由戈弗雷·科雷尔(Godfrey Corell)撰写
牛顿至少是部分正确的,但是要确定像太阳系这样复杂的系统的未来并非易事,尤其是对将要发生数十亿年的事件的科学预测。
在这项新研究中,作者进行了一系列所谓的n体模拟,这些模拟被广泛地用于天文学和天体物理学。N体模拟是对相互作用的粒子的动态系统的模拟,即使在这种情况下,粒子也是行星和太阳。
在数十亿年中,太阳系的关键-太阳-将发生巨大变化。太阳中氢原子的核聚变逐渐减少,这意味着太阳正逐渐经历其主要序列期并进入nIt,它将膨胀成红色巨人并吞下水星,金星甚至地球。(火星的生存尚不确定,但是由于其质量小,其生存不会对大型系外行星产生重大影响。)
艺术家对太阳状恒星和红色巨型恒星的结构的印象(并非按比例绘制)。资料来源:ESO
您可能会问:“如果地球消失了,谁在乎接下来会发生什么?为什么要研究这些模拟的结果呢?”那么,也许到那时人类已经进入了太阳系。但是不管我们是否做过,我们仍然需要知道太阳系的命运。
当然,当太阳膨胀成红色巨人时,它也会失去质量。实际上,在接下来的70亿年中,它可能会失去一半的质量。质量损失将被极度破坏,因为它固定了太阳系中行星和其他恒星的轨道。
太阳的膨胀很可能预示着传送带中多岩石行星的终结。那些在一起生活的人是人类或他们在欧洲海洋或其他地方生活的遥不可及的后代。
随着太阳的演化,它变成红色的巨型恒星,并逐渐增加体积,直到吞没了地带中的所有行星。资料来源:RoenKelly
当太阳质量不产生引力来维持轨道运行时,太阳系的外行星就变得无法控制,就像一个贵族在苦艾酒聚会上呆了五天一样。它们的轨道行为变得不可预测且不稳定,并且可以漂移到太空中。
这还不是新知识。作者说:“由于太阳将失去近一半的质量,因此巨型行星的轨道将扩大。”但是,辛克和他的同事们想知道随后会发生什么。根据他们的研究,某些行星将具有另一个相对稳定的时期,这个绝热过程维持了行星轨道周期的比率,但是行星之间的相互作用力和平均运动共振振幅的增加导致木星和土星获得了一个相对稳定的周期。稳定的5:2共振配置。
然而,这些复杂的轨迹和逐渐的伸长使得不可能保持平衡。正如作者在文章中提到的那样,这种缺乏太阳质量锚定效应的新结构容易受到“飞行中恒星相互作用的干扰”。在他们的模拟实验中,我们几乎无法想象太阳已经是白矮星了。因此,恒星的接近在大约30个轨道周期内扰乱了行星,并使行星在5:2共振下运动,这引起了大的波动,最后经过10个轨道周期后,在无序子域运动的方向上。除了一个行星快速从轨道弹出。
该图显示了作者对从太阳系中射出的每个外行星进行的10次模拟(每种颜色代表一个模拟)(图片来源:Zinketal。)哪颗行星在2020年可以承受这种排斥?这可能是我们太阳系中最大的行星- 木星。相关研究表明,木星将继续其下一个50个自转周期,而不会绕行伴星。木星直到恒星经过它并最终开始时才被移除。
作者在报纸上写道:“在没有其他行星的情况下,幸存的行星缺乏接收正能量的直接机制。唯一剩下的能量交换来源是与飞星的相互作用。”他们计算出,一颗恒星只有在飞行超过2000万年后才会起作用。
作为最后一颗行星,木星在轨道上的离心率越来越高。“结果是,这颗不稳定后的天然气巨人的估计射出时间大约是海浪开始之前行星轨道的一半,因此,孤独老化的木星更有可能被一颗经过的恒星射出。
木星的最新影像是由NASA / ESA的哈勃太空望远镜于2020年8月25日拍摄的,当时该行星距地球6.53亿公里。如果这个新理论是正确的,木星可能是太阳系中的最后一颗行星(图片来源:NASA,ESA,A。Simon(哥达德航天中心)和MH Wong(加利福尼亚大学伯克利分校)以及OPAL小组)想象在合适的条件下与木星发生一次飞越事件,我担心这个想法是错误的。因为它更像是“被一千把刀割掉”。
Zink和他的合著者写道:“因为飞越现象很少发生(每2300万年发生10,000 Au的面积),大多数相互作用都发生在该区域。”动力学影响很小,因此喷射过程原则上可以连续进行…”
否则该说法可能是错误的。“另一方面,在足够的时间内进行非常近距离的相遇也可以自动释放最终行星。因此,移除最终行星的潜在机制实际上是这两个过程之间的竞争。”
这项研究的数据表明,随着时间的流逝,多颗恒星的飞行会导致偏心率和长轴的缓慢增加,最后的飞越事件会弹出太阳系中的最后一颗行星(图片来源:Zink等,2020)。
这很难模拟,因为这一切都将在数十亿年内发生。作者提出了一个及时的问题,“换句话说,最后一颗行星是由于重大事件还是许多小的能量交换而抛出的?”但是,作者也提供了一些解释。问题之一是他们仅执行了十次仿真实验。他们承认,他们的研究没有提供可靠的统计数据,但是每个模拟给出相似结果的事实仍然很有意义。他们写道:“在我们进行的所有10次模拟中,这四个气体巨行星将在1012年内,即在太阳的质量损失结束之后从太阳系中喷出。”另一个需要注意的是飞行中的星星。宇宙中约有一半的恒星以双星的形式存在,当它们模拟恒星的飞行时,仅考虑单星而排除双星。实际上,他们仍然考虑了这个问题,并承认低地双星飞行比低地单星飞行更具破坏性。“通过消除这些双星飞行,我们对未来太阳系的寿命进行了保守的估计。同时,这意味着考虑到在地球附近飞行的双星的情况将进一步缩短太阳系的寿命。“在作者帖子的开头,建议谨慎对待他们的结果。他们写道:“不幸的是,即使最精确的n体模拟也只能对太阳系的演化做出有限的预测。”由于行星轨道的干扰,很难获得足够长的时间尺度。对“”进行确定的预测
当然,即使在如此长的时间内,银河系也会经历巨大的变化。这将如何影响太阳系的未来?如果太阳系在银河系中相对运动,那么将来会有相应的变化。“在这项研究中考虑的时间尺度上,太阳系在银河系内径向运动,进入了未知数量的恒星区。这些区域中的恒星速度并不相同。”考虑这些因素意味着很难确定创建准确的预测模型。无论太阳系是向外运动还是向内运动,谁都无法确定,也没人知道这意味着有更多或更少的恒星相遇。但是内心相遇的机会是外相遇的机会的三倍。据预测,在数十亿年中,银河系还将与仙女座星系碰撞或合并,当然,这一过程很难在单个太阳系的水平上模拟。
“这些变化影响了明星见面的可能性和速度。考虑到建模的这些变化,仍然很难依靠当前的技术。”
仙女座星系和银河系是银河系中最大的两个星系,目前正朝着相反的方向移动。但是,我们不应该关心所有这些问题,我们很难将所有这些都加以完善。最后,如果声称曾经存在的所有物种的99.9%已经灭绝,那么我们将很难摆脱这一法律。
太阳系命运的问题仍然很令人着迷,因为地球的这些行星伙伴最终将在太空中传播和迁移以形成迁徙行星,而且如果其他行星上的有天赋的物种发现了它们,也就不会有机会。要知道它们的起源,更不用说地球上一个原始人在思考他们的最终命运了。
作者:EVANGOUGH
风云:天文义工队
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