|
Пролетающие мимо звезды оказывают влияние на Землю
|
|
|
|
На протяжении веков астрономы пытались понять формирование и эволюцию Солнечной системы и динамику, которая управляет ею. В частности, существует давний вопрос о том, останутся ли орбиты планет стабильными с течением времени. Однако эти исследования, как правило, рассматривали Солнечную систему как изолированную систему, фокусируясь исключительно на гравитационных взаимодействиях между планетами. И это несмотря на то, что астрономам уже давно известно, что звезды в Млечном Пути время от времени сближаются друг с другом.
|
|
|
|
Короче говоря, динамические исследования Солнечной системы, как правило, не учитывают влияние, которое проходящие мимо звезды будут оказывать на планеты Солнечной системы с течением времени. Согласно недавнему исследованию, проведенному группой астрономов, звезды, проходящие вблизи Солнечной системы, могут существенно влиять на орбиты планет Солнечной системы.
|
|
|
|
Согласно их расчетам, прохождение звезд поля может привести к потере планет в течение следующих 5 миллиардов лет. Их результаты также указывают на то, что орбиты газовых/ледяных гигантов и Плутона не так стабильны, как считалось ранее.
|
|
|
|
Исследование было проведено Натаном А. Кайбом, доцентом кафедры астрофизики и космологии Института планетологии (PSI), и Шоном Н. Рэймондом, астрономом из Астрофизической лаборатории Бордо (LAB). Статья, в которой описываются их выводы, "Влияние проходящих мимо звезд в поле зрения на динамическое будущее Солнечной системы", была недавно опубликована в журнале Icarus.
|
|
|
|
|
|
|
Как указывает Рэймонд на своем веб-сайте, сэр Исаак Ньютон (который сформулировал теорию всемирного тяготения) впервые предсказал, что гравитационные взаимодействия между планетами в конечном итоге приведут к тому, что их орбиты станут нестабильными, хотя он и не смог этого доказать.
|
|
|
|
К 18 веку математики Пьер-Симон Лаплас и Жозеф-Луи Лагранж пришли к выводу, что орбиты планет колеблются волнообразно, что позволяет им оставаться стабильными вечно. Но к 19 веку Карл Фридрих Гаусс и Урбен Леверье обнаружили, что эти волнообразные структуры со временем разрушаются.
|
|
|
|
Затем появился Анри Пуанкаре, который показал, что гравитационные взаимодействия между тремя или более телами (так называемая проблема трех тел) не могут быть решены аналитически. Более того, в 19-м и 20-м веках астрономы открыли множество планет, спутников и различных тел, о которых Ньютон и его современники не знали, включая Уран, Нептун, Плутон и пояс Койпера. На рубеже веков астрономы также обнаружили несколько планетоидов в Транснептуновой области (Эрида, Хаумеа, Макемаке и др.).
|
|
|
|
Недавние исследования также подняли вопрос о "планетах-изгоях", телах, которые выбрасываются из своих звездных систем и становятся странниками в межзвездном (и даже межгалактическом) пространстве. Увы, как Рэймонд и Кайб сообщили Universe Today по электронной почте, роль полетов к звездам по-прежнему отсутствует в исследованиях солнечной динамики.
|
|
|
|
- Это просто не было включено в подавляющее большинство исследований. И это пренебрежение может быть оправдано простым расчетом, показывающим, что обычный пролет практически не влияет на орбиты планет. Конечно, это относится не ко всем полетам и не к долгосрочным, как мы показали", - сказал Рэймонд. "Часто требуются сотни миллионов или даже тысячелетий, чтобы проявились последствия столкновения звезд, поэтому более короткие симуляции могут создать у вас впечатление, что они не имеют такого большого значения".
|
|
|
|
Для своего исследования Кайб и Рэймонд выполнили 2000 симуляций, основанных на современной солнечной системе, полученных с помощью системы Horizons, предоставленной группой динамики солнечной системы в Лаборатории реактивного движения НАСА. Он обеспечивает доступ к ключевым данным о Солнечной системе и может предсказывать положение всех ее объектов с предельной точностью.
|
|
|
|
Затем они добавили в расчет полеты к звездам, скорректированные с учетом различных расстояний, что привело бы к различным уровням возмущений для планетарных орбит. Как отметил Каиб, в каждом моделировании стартовые условия для планет немного отличались в зависимости от степени неопределенности их скоростей и орбит:
|
|
|
|
"В половине из этих симуляций (1000) каждая система подвергается уникальному набору звездных переходов, в течение которых она эволюционирует в течение 5 миллиардов лет. Мы не знаем, какие типы столкновений звезд будут происходить в Солнечной системе. Но массы звезд, скорости прохождения и частота их прохождения - все это соответствует тому, что мы ожидали бы увидеть в окрестностях нашей галактики Млечный Путь. Затем мы сравниваем наши 1000 систем, подвергшихся прохождению звезд, с 1000 системами, которые не должны были замечать последствий прохождения звезд".
|
|
|
|
Кроме того, они также смоделировали набор из 1000 систем, в которых звездные переходы имели бы лишь 5%-ную вероятность (или меньше) произойти в течение следующих 5 миллиардов лет. Это дало им больше примеров нестабильности планет, вызванной прохождением звезд, что дало более четкое представление об их возможных последствиях.
|
|
|
|
"Суть в том, что солнечная система примерно на 50% менее стабильна, если принимать во внимание облеты", - добавил Рэймонд. "Внутреннему хаосу, как правило, требуется несколько миллиардов лет, чтобы расшевелить систему, и вероятность дестабилизации орбит каменистых планет составляет около 1%, предпочтительно примерно через 4-5 миллиардов лет".
|
|
|
|
Их моделирование также показало, что вероятность того, что проходящие мимо звезды дестабилизируют Плутон в течение следующих 5 миллиардов лет, составляет ~5%. Это стало неожиданностью, поскольку в большинстве предыдущих исследований предполагалось, что Плутон со 100% вероятностью останется стабильным в течение этого периода. В конечном счете, проведенное ими моделирование показало, что вероятность дестабилизации солнечной системы в результате прохождения звезды в течение следующих нескольких миллиардов лет составляет примерно 1 к 200. Их результаты также показали, что эти прохождения, скорее всего, произойдут раньше, чем позже.
|
|
|
|
Это делает прохождение одной или нескольких звезд наиболее вероятной причиной нестабильности орбит планет Солнечной системы в течение следующих 4-4,5 млрд. лет. Говорит Каиб:
|
|
|
|
"Предположение о том, что солнечная система изолирована от остальной части нашей галактики, имеет свои пределы. Даже в тех (многих) случаях, когда проходящие мимо звезды не вызывали планетарной нестабильности, они все равно слегка смещали орбиты планет-гигантов, особенно Урана и Юпитера. Кроме того, прошлая эволюция Солнечной системы, вероятно, имела такую же вероятность подвергнуться влиянию звезд, как мы обнаруживаем в наших будущих моделях эволюции.
|
|
|
|
"Таким образом, хотя мы уверены, что не столкнулись с планетарной нестабильностью, вызванной звездами, вполне вероятно, что самые мощные проходы, которые мы пережили, оставили свой отпечаток на орбитах планет-гигантов".
|
|
|
|
Кроме того, эти результаты могут иметь существенное значение не только для изучения солнечной динамики. Как добавил Рэймонд, они также могут послужить основой для будущих исследований динамики, управляющей другими звездными системами.
|
|
|
|
"Мы знаем о тысячах экзопланетных систем. С точки зрения статистики, облеты, вероятно, сыграли важную роль в дестабилизации некоторых из них. Таким образом, хотя это и не самый распространенный результат, он по-прежнему имеет большое значение для интерпретации систем экзопланет и нашего собственного будущего".
|
|
|
|
Источник
|
