Хотя земля под нашими ногами кажется твердой (большую часть времени), ничто в этой Вселенной не длится вечно.

Однажды наше Солнце умрет, выбросив значительную часть своей массы, прежде чем его ядро сожмется в белый карлик, постепенно истекая теплом, пока тысячу триллионов лет спустя не станет не более чем холодным, темным, мертвым камнем.

Но остальной части Солнечной системы к тому времени уже не будет. Согласно новому моделированию, оставшимся планетам осталось всего 100 миллиардов лет, чтобы улететь в галактику, оставив умирающее Солнце далеко позади.

Астрономы и физики пытались разгадать окончательную судьбу Солнечной системы на протяжении как минимум сотен лет.

«Понимание долговременной динамической стабильности Солнечной системы составляет одно из старейших направлений астрофизики, восходящее к самому Ньютону, который предположил, что взаимодействие между планетами в конечном итоге приведет к нестабильности системы», — написали астрономы Джон Зинк из Университета Калифорния, Лос-Анджелес, Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института и Фред Адамс из Мичиганского университета в новой статье.

Но это намного сложнее, чем может показаться. Чем больше тел участвует в динамической системе, взаимодействуя друг с другом, тем сложнее становится эта система и тем труднее ее предсказать. Это называется проблемой N тел.

Из-за этой сложности невозможно сделать детерминированные предсказания орбит объектов Солнечной системы за определенные промежутки времени.

Но если мы сможем выяснить, что произойдет с нашей Солнечной системой, это расскажет нам кое-что о том, как Вселенная может развиваться во временных масштабах, намного превышающих ее нынешний возраст, составляющий 13,8 миллиарда лет.

В 1999 году астрономы предсказали, что Солнечная система медленно распадется за период не менее миллиарда миллиардов — это 10 ^ 18, или квинтиллион — лет. Они подсчитали, что именно столько времени потребуется, чтобы орбитальные резонансы Юпитера и Сатурна разорвали Уран.

Однако, по словам команды Зинка, этот расчет не учитывает некоторые важные факторы, которые могут разрушить Солнечную систему раньше.

Во-первых, это Солнце.

Примерно через 5 миллиардов лет после своей смерти Солнце превратится в красного гиганта, поглотив Меркурий, Венеру и Землю. Затем оно выбросит почти половину своей массы, унесенную звездным ветром в космос; оставшийся белый карлик будет составлять всего 54 процента от нынешней массы Солнца.

Эта потеря массы ослабит гравитационную хватку Солнца на оставшихся планетах, Марсе, внешних газовых и ледяных гигантах, Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне.

Во-вторых, поскольку Солнечная система вращается вокруг центра Галактики, другие звезды должны подойти достаточно близко, чтобы нарушить орбиты планет, это возможно примерно раз в 23 миллиона лет.

«Если учесть потерю звездной массы и раздутие орбит внешних планет, эти встречи станут более влиятельными», — пишут исследователи.

«Если у нас будет достаточно времени, некоторые из этих облетов подойдут достаточно близко, чтобы разъединить — или дестабилизировать — оставшиеся планеты».

С учетом дополнительных влияний в своих расчетах, команда провела 10 симуляций N-тел для внешних планет (без учета Марса, чтобы сэкономить на затратах на вычисления, поскольку его влияние должно быть незначительным), используя мощный общий кластер Хоффмана 2. Это моделирование было разделено на две фазы: до окончания потери массы Солнца и фазу, которая наступает после.

Хотя 10 симуляций не являются надежной статистической выборкой, команда обнаружила, что каждый раз разыгрывался аналогичный сценарий.

После того, как Солнце завершит свою эволюцию в белый карлик, внешние планеты уйдут на большую орбиту, но все еще остаются относительно стабильными. Юпитер и Сатурн, однако, попадают в устойчивый резонанс 5: 2 — каждые пять раз, когда Юпитер обращается вокруг Солнца, Сатурн обращается дважды (этот возможный резонанс предлагался много раз, не в последнюю очередь самим Исааком Ньютоном).

Эти расширенные орбиты, а также характеристики планетарного резонанса делают систему более восприимчивой к возмущениям от проходящих звезд.

Спустя 30 миллиардов лет такие звездные возмущения переводят эти стабильные орбиты в хаотические, что приводит к быстрой потере планеты. Все планеты, кроме одной, слетят со своих орбит, сбегая в галактику как планеты-изгои.

Последняя, ​​одинокая планета просуществует еще 50 миллиардов лет, но ее судьба предрешена. В конце концов, он тоже вылетает из-за гравитационного воздействия проходящих звезд. В конце концов, через 100 миллиардов лет после того, как Солнце превратится в белый карлик, Солнечной системы не станет.

Это значительно более короткий период времени, чем тот, который был предложен в 1999 году. И, как тщательно отмечают исследователи, он зависит от текущих наблюдений за местной галактической средой и оценок пролета звезд, которые могут измениться.

Даже если оценки временной шкалы гибели Солнечной системы действительно изменятся, тем не менее, до этого еще много миллиардов лет. Вероятность того, что человечество проживет достаточно долго, чтобы увидеть это, невелика.