Когда распадётся Солнечная система? Почему «вечный» космический дом может рухнуть раньше, чем считали

Новые компьютерные модели перевернули наши представления о судьбе Солнечной системы. Оказалось, что закат нашего космического дома может наступить не через квинтиллион лет, а всего через несколько миллиардов — и виновато в этом само Солнце, а не случайные звёзды.

Долгое время астрономы успокаивали себя и нас: Солнечная система — это остров стабильности в хаосе Вселенной. Солнце светит ровно, планеты вращаются по своим орбитам, и даже после смерти нашей звезды её семейство, по самым скромным оценкам, должно было просуществовать невообразимо долго — около квинтиллиона (10¹⁸) лет. Для сравнения: возраст самой Вселенной составляет всего 13,8 миллиарда лет. Но, как это часто бывает в науке, одна новая идея способна перечеркнуть стройную картину и заставить нас взглянуть на будущее с тревогой и изумлением. Именно это произошло с недавним исследованием, опубликованным в The Astrophysical Journal Letters.

Тихая смерть, которая всё меняет

Чтобы понять, когда и как распадётся Солнечная система, нужно сначала заглянуть в будущее нашей звезды. Примерно через 5 миллиардов лет Солнце исчерпает запасы водорода в своём ядре и начнёт превращаться в красный гигант. Оно раздуется до таких размеров, что поглотит Меркурий и Венеру, а Земля, скорее всего, превратится в выжженную пустыню или будет полностью испарена. После этого Солнце сбросит внешние оболочки, которые образуют планетарную туманность, а само сожмётся до размера Земли, став белым карликом — плотным остатком, который будет медленно остывать в течение миллиардов лет.


До недавнего времени считалось, что этот процесс — потеря Солнцем своей массы — будет плавным и постепенным. В таком случае гравитационное притяжение звезды ослабнет, и орбиты внешних планет — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — просто расширятся, но сохранят свою гармонию. «Мягкий» сценарий отводил Солнечной системе ещё невероятно долгую жизнь, обрываемую лишь случайным сближением с другой звездой где-то через 30–100 миллиардов лет.

«Икота» умирающей звезды

Прорыв совершила команда астрофизиков под руководством Константина Батыгина из Калифорнийского технологического института. Учёные обратили внимание на данные, полученные космическим телескопом «Гея»: в системах, где есть белые карлики, эти остатки звёзд часто обладают небольшим «толчком» — скоростью, которая не объясняется простым сбросом оболочки. Это натолкнуло на мысль, что умирающие звёзды теряют массу не плавно, а стохастически — отдельными, случайными и мощными выбросами вещества.

Представьте, что Солнце в конце своей жизни не тихо выдыхает, а периодически «икает» или «чихает», выбрасывая в космос огромные порции материи. Согласно модели, таких выбросов может быть около 4600, и каждый из них уносит с собой массу, эквивалентную примерно 33 массам Земли. Каждый такой «чих» вызывает крошечный, но непредсказуемый толчок самой звезды в противоположном направлении.

Хаос вместо гармонии

Когда учёные заложили этот механизм в компьютерные симуляции, результат оказался ошеломляющим. Вместо того чтобы аккуратно расшириться и застыть в новом порядке, внешние планеты начинают «сходить с ума». Их орбиты перестают быть стабильными и начинают пересекаться. Самые ранние признаки этого хаоса могут появиться, когда Солнце потеряет всего около 10% своей массы.


Моделирование показало, что в 40% сценариев внешняя часть Солнечной системы погружается в хаос ещё до того, как Солнце окончательно станет белым карликом. И даже после его формирования дестабилизация неизбежна: в течение примерно 1 миллиарда лет после этого события система разваливается. До 96% смоделированных конфигураций становились нестабильными в течение 3 миллиардов лет.

Что это означает на практике? Гравитационные «толчки» приводят к тому, что:

Уран и Нептун могут поменяться местами или даже быть выброшены на орбиты, пересекающие путь Юпитера.
Сатурн с заметной вероятностью будет полностью выброшен из Солнечной системы и станет одиноким странником, бороздящим межзвёздное пространство.
В десяти из девяти случаев как минимум одна из газовых гигантов будет выброшена в космос.

Этот сценарий не только объясняет, почему Солнечная система может погибнуть гораздо раньше, но и проливает свет на одну из загадок современной астрономии. Астрономы обнаруживают в Галактике огромное количество свободно плавающих планет-сирот, не привязанных к звёздам. Новое исследование предполагает, что именно хаотичные «судороги» умирающих звёзд могут быть главным «поставщиком» этих одиноких миров.

А что же другие звёзды?

Хотя новая модель делает акцент на «внутренних» причинах распада, нельзя сбрасывать со счетов и внешние факторы. Даже если бы Солнце умирало тихо, гравитационное воздействие от пролетающих мимо звёзд рано или поздно сделало бы своё дело. Более ранние работы, учитывающие только этот фактор, также предсказывали, что внешние планеты в конечном итоге будут выброшены, но называли сроки в десятки миллиардов лет.


Однако открытие стохастической потери массы меняет правила игры. Теперь «внутренний дестабилизатор» запускает процесс хаоса значительно раньше, превращая и без того неспокойное будущее в почти неизбежную катастрофу. Солнечная система, по сути, обречена на распад самим характером смерти своей звезды.

Что это значит для нас?

Спешим успокоить: для человечества (если оно к тому времени ещё будет существовать) эти события лежат в отдалённом будущем. Солнцу ещё около 5 миллиардов лет до превращения в красный гигант. Однако у Земли проблемы начнутся гораздо раньше: уже примерно через 1 миллиард лет светимость Солнца вырастет настолько, что земные океаны начнут закипать, и наша планета станет непригодной для жизни задолго до космической катастрофы.

Это исследование — не просто пересмотр далёких сроков. Оно напоминает о хрупкости и динамичности космического порядка. То, что мы называем «домом», — это лишь временная конфигурация, существующая благодаря тонкому балансу гравитационных сил. И, как показывает наука, даже у «вечных» звёзд и их планетных семейств есть свой срок. Исаак Ньютон, размышляя о стабильности Солнечной системы, предполагал, что она может быть нарушена взаимным притяжением планет. Он ошибался в деталях, но был прав в главном: ничто не вечно. Теперь мы знаем, что «спусковой крючок» может находиться в самом сердце нашей звезды.