Pianeta Canaglia

Come la nostra galassia ucciderà il nostro sistema solare in un trilione di anni, pianeta per pianeta

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Ecco una domanda divertente: come morirà il sistema solare?

OK, quindi forse non è così divertente. Ma almeno la sua scienza è interessante.

quanto è grande la nostra galassia

La maggior parte delle volte quando leggi articoli su questo argomento, la risposta che ottieni è che il Sole consumerà il suo combustibile nucleare, si trasformerà in una gigante rossa, inghiottirà Mercurio, Venere e la Terra , soffia via i suoi strati esterni , e poi si trasforma in una nana bianca, raffreddandosi per l'eternità finché non diventa nera e si congela quasi allo zero assoluto.



Intendiamoci, questo è tutto vero, ma non è proprio quello che succede al sistema solare , solo il Sole e i primi tre pianeti (uno dei quali abbiamo un interesse acquisito). Ma ci sono anche altre cose là fuori, inclusi Marte e quattro pianeti giganti. Anche loro contano. Diamine, Giove da solo ha più massa di qualsiasi altra cosa nel sistema solare (eccetto il Sole, duh) combinato, quindi il suo destino è molto importante.

Cosa succede a tutti loro?

Il sistema solare, con le dimensioni degli oggetti in scala, ma non le distanze. Credito: Wikipedia / WP / PlanetUserIngrandire

Il sistema solare, con le dimensioni degli oggetti in scala, ma non le distanze. Credito: Wikipedia / WP / PlanetUser

Un articolo pubblicato di recente esamina proprio questo . In generale, ea breve termine, i moti dei pianeti intorno al Sole sono prevedibili. Seguono le equazioni stabilite per la prima volta da Isaac Newton nel 17° secolo e ancora oggi usiamo quelle equazioni più o meno allo stesso modo.

Tuttavia, a lungo termine non funzionerà. Se hai più di due corpi che orbitano l'uno sull'altro, il sistema generalmente diventa caotico dopo un tempo sufficientemente lungo. Non intendo cose che volano ovunque; questo è nel senso matematico della teoria del caos; cioè, non è possibile prevedere con precisione dove saranno i pianeti ad un certo punto in un lontano futuro perché non puoi precisamente misurare le loro posizioni e movimenti ora. Qualsiasi errore casuale, non importa quanto piccolo, si propaga attraverso le equazioni, diventando più grande nel tempo e alla fine cambia la configurazione del sistema solare in modi imprevedibili.

Opera d'arte raffigurante un pianeta canaglia, espulso dal suo sistema solare, che vaga per la galassia. Credito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (Caltech-IPAC)Ingrandire

Opera d'arte raffigurante un pianeta canaglia, espulso dal suo sistema solare, che vaga per la galassia. Credito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (Caltech-IPAC)

Per evitare ciò, puoi compensare in qualche modo includendo le incertezze nella tua matematica e quindi eseguendo le equazioni molte volte, cambiando un po' quei valori ogni volta. Il risultato è un mucchio di configurazioni diverse dopo un po' di tempo, ma puoi guardarle statisticamente. Ad esempio, in quante simulazioni Giove e Saturno hanno interagito in modo tale che Saturno sia stato espulso dal sistema solare? Non puoi sapere quale sim è giusto, ma puoi avere un'idea di cosa accadrà in questo modo.

Nel nuovo giornale sono andati anche oltre. Per prima cosa includevano il Sole che perdeva massa man mano che cresceva in una gigante rossa. Questo è importante, perché così facendo la sua gravità si indebolisce e le orbite dei pianeti si espandono: hanno scoperto che i pianeti da Marte a Nettuno hanno le loro orbite più grandi di un fattore di circa 1,85 poiché il Sole perde circa la metà della sua massa nel prossimi 7 miliardi di anni.

Inoltre, includevano anche le possibilità che le stelle della galassia si avvicinassero abbastanza al Sole da avere un effetto. Le stelle sono piccole e molto distanti - la stella più vicina al Sole si trova a oltre 40 trilioni di chilometri di distanza - quindi incontri come questo sono rari.

Ma non inesistente. E se esegui una simulazione abbastanza lontano nel futuro, una stella che sbaraglia il sistema solare diventa inevitabile. Quindi gli scienziati hanno eseguito le loro simulazioni in due parti. Il primo è stato il Sole che ha perso la sua massa, e il secondo è stato il lungo periodo successivo. Hanno incluso incontri stellari semi-casuali, usando l'ambiente galattico reale (numero di stelle per anno luce cubico e loro movimenti) per simularlo.

Opera d'arte raffigurante la Terra cucinata dal Sole quando diventa una gigante rossa... a condizione che non venga inghiottita mentre il Sole si espande. Credito: Wikimedia commons / fsgregsIngrandire

Opera d'arte raffigurante la Terra cucinata dal Sole quando diventa una gigante rossa... a condizione che non venga inghiottita mentre il Sole si espande. Credito: Wikimedia commons / fsgregs

Hanno scoperto che nella Fase 1 (prima che il Sole si gonfi), i pianeti sono troppo vicini al Sole perché ciò possa avere un grande effetto. Le stelle dovrebbero passare molto più da vicino anche per strappare via Nettuno, e un incontro del genere avviene sul trilioni di anni tempistica. Estremamente improbabile.

Ma una volta che il Sole è una nana bianca e i pianeti sono più lontani, le probabilità aumentano. La gravità del Sole è più debole, i pianeti sono più distanti e un incontro stellare casuale rende più facile strappare via i pianeti, scagliandoli nello spazio interstellare.

Hanno eseguito dieci simulazioni complete in questa configurazione. Non sono molti (di solito in situazioni come questa ne vengono eseguiti centinaia o addirittura migliaia) ma hanno ottenuto risultati simili ogni volta che si sentivano sicuri delle loro conclusioni.

Un grafico che mostra le ore in cui i pianeti vengono espulsi in dieci simulazioni (con codice colore) del sistema solare. Ad esempio, le volte in cui l'ultimo pianeta in ogni sim è stato espulso è nella riga in alto, dove il più antico (oliva) è di 45 miliardi di anni e l'ultimo (viola) èIngrandire

Un grafico che mostra le ore in cui i pianeti vengono espulsi in dieci simulazioni (con codice colore) del sistema solare. Ad esempio, le volte in cui l'ultimo pianeta in ogni sim è stato espulso è nella riga in alto, dove il più antico (oliva) è di 45 miliardi di anni e l'ultimo (viola) è di oltre 300 miliardi. In media Giove viene espulso per ultimo, ma non sempre. Credito: Zink et al.

Fondamentalmente, hanno scoperto che è probabile che una stella passi entro circa 75 miliardi di chilometri ogni 10 miliardi di anni circa. È abbastanza vicino da avere qualche effetto e si sommano più incontri. In alcuni sim, i pianeti esterni sono stati destabilizzati dopo circa 45 miliardi di anni.

In tutti i sim, Giove, Saturno, Urano e Nettuno vengono espulsi dopo al massimo un trilione di anni. Non sorprende che Giove sia generalmente l'ultimo sopravvissuto; è il più vicino, il più massiccio e il più difficile da eliminare.

In media, il primo pianeta viene perso dopo 30 miliardi di anni e l'ultimo dopo circa 100 miliardi. Inoltre, una volta espulso il primo pianeta, il sistema è abbastanza destabilizzato da far seguire i due successivi entro 5 miliardi di anni. Gli ultimi pianeti tendono a indugiare per altri 50 miliardi, perché non ci sono altri pianeti nel sistema con cui interagire e colpirlo gravitazionalmente.

Noterò una cosa importante che hanno lasciato fuori dalle loro simulazioni: Marte. Notano che potrebbe essere l'ultimo pianeta a sopravvivere, poiché è il più vicino al Sole e ha bisogno di un incontro stellare molto ravvicinato per lanciarlo via. Quindi se stai cercando un molto investimento immobiliare a lungo termine, la quarta roccia dal Sole - una volta che diventa la prima e unica roccia - è la strada da percorrere.

Nel documento, notano che non includono incontri stellari con stelle binarie , che sono più efficienti nel colpire il sistema solare, quindi i risultati che trovano sono probabilmente limiti superiori alla durata del sistema.

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Illustrazione di un relitto di un treno cosmico: la collisione tra la Via Lattea e la galassia di Andromeda, tra quattro miliardi di anni. Crediti: NASA, ESA, Z. Levay e R. van der Marel (STScI), T. Hallas e A. MellingerIngrandire

Illustrazione di un relitto di un treno cosmico: la collisione tra la Via Lattea e la galassia di Andromeda, tra quattro miliardi di anni. Credito: NASA, ESA, Z. Levay e R. van der Marel (STScI), T. Hallas e A. Mellinger

Anche, la Via Lattea si scontrerà con la Galassia di Andromeda tra 4,6 miliardi di anni , mentre il Sole è ancora una stella relativamente normale, e non hanno tenuto conto nemmeno di questo. Gli incontri probabilmente accadranno più spesso quando il numero di stelle nella galassia risultante dalla fusione sarà il doppio di quello che abbiamo ora. Inoltre, la collisione susciterà molto le cose, quindi tutto questo potrebbe comunque essere discutibile. Il Sole potrebbe cadere nel nucleo della galassia dove le stelle sono abbondanti e gli incontri sono comuni, o essere scagliato nei sobborghi dove gli incontri sono rari. E tutto questo passa molto tempo prima che l'incontro stellare medio influisca sui loro sim.

Quindi chiaramente c'è più lavoro da fare qui. Ma questo è un ottimo passo per capire tutto.

A volte mi chiedo, perché sono così affascinato da questo argomento? Voglio dire, Ho letteralmente scritto un intero libro su questo . È più del semplice fascino morboso per qualcosa come un film dell'orrore, credo.

Vediamo il sistema solare come immutabile, ma questo dura nel corso di una vita umana. Terminato lungo periodi cambia, molto, e questo è uno scossone del nostro compiacimento.

Ma più di questo, c'è una strana attrazione per l'idea del tempo profondo, non solo milioni o addirittura miliardi, ma... trilioni di anni, o addirittura epoche che fanno sembrare quei numeri come un singolo ticchettio dell'orologio. È una finestra su qualcosa che la maggior parte di noi non ha mai considerato prima. E se lasciamo che il tempo scorra? veramente lungo? Cosa succede allora?

Bene, le stelle si esauriscono. I pianeti vengono lanciati nello spazio. Le galassie si scontrano. Succede un po' , in realtà.

L'Universo ha quasi 14 miliardi di anni e pensiamo che sia molto tempo. Ma davvero, è solo l'inizio.



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