Τα αστέρια συνδέονται βαρυτικά με τους γαλαξίες τους και κινούνται συντονισμένα με το περιβάλλον τους. Ωστόσο μερικές φορές, κάτι «σπάει τον δεσμό». Αν ένα αστέρι πλησιάσει πολύ κοντά σε μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, τότε εκείνη μπορεί να το εκδιώξει στο διάστημα ως ένα «rogue» αστέρι.
Τι θα συνέβαινε στη Γη αν ένα από τα αυτά τα αστέρια πλησίαζε πολύ κοντά στον πλανήτη μας; Δεν είναι πολύ πιθανό το ενδεχόμενο, αλλά η πιθανότητα δεν είναι μηδενική.
Έπειτα από αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια, το ηλιακό μας σύστημα έχει εξελιχθεί σε προβλέψιμο. Οι πλανήτες κινούνται όπως κινούνται, και ο ήλιος κάθεται σταθερά στη μέση όλων αυτών.
Αλλά αν ένα άλλο άστρο πλησίαζε πολύ κοντά, οι αόρατοι βαρυτικοί δεσμοί που κρατούν τα πάντα στη θέση τους θα τεντώνονταν ή θα έσπαγαν. Η Γη είναι ένας μικροσκοπικός πλανήτης, που έχει μόνο τα τρία εκατομμυριοστά της μάζας του ήλιου. Ο πλανήτης μας υπάρχει στις ορέξεις του ήλιου και της ισχυρής βαρύτητάς του, και αν ένα άλλο άστρο εισχωρήσει στην τακτοποιημένη μας διάταξη, η Γη θα είναι εντελώς στο έλεος του νέου βαρυτικού προτύπου.
Τι θα συνέβαινε στο ηλιακό μας σύστημα;
Μια νέα εργασία εξετάζει τι θα συνέβαινε αν ένα «rogue» αστέρι πλησίαζε σε απόσταση 100 α.μ. (Αστρονομική μονάδα) από τον ήλιο. Ο τίτλος της εργασίας είναι «Μελλοντικές τροχιές του ηλιακού συστήματος: Δυναμικές προσομοιώσεις αστρικών συναντήσεων εντός 100 α.μ. ».
Εμφανίζεται στο ηλεκτρονικό αποθετήριο ελεύθερης πρόσβασης για επιστημονικές μελέτες «arXiv» και θα δημοσιευτεί στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Ο επικεφαλής συγγραφέας είναι ο αστρονόμος στο Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, CNRS (Εθνικό Κέντρο Επιστημονικών Ερευνών) και στο Πανεπιστήμιο του Μπορντό, Sean Raymond.
Είναι γνωστό ότι η σταθερή προβλεψιμότητα στο ηλιακό μας σύστημα δεν θα διαρκέσει. Ο ήλιος θα συνεχίσει να εξελίσσεται και, κατά τα επόμενα δισεκατομμύρια χρόνια, θα γίνει πιο φωτεινός. Η Γη βρίσκεται πολύ κοντά στο εσωτερικό άκρο της κατοικήσιμης ζώνης. Λίγο πιο κοντά στον ήλιο και η λεπτή ισορροπία που επιτρέπει τη διατήρηση υγρού νερού στην επιφάνεια θα διαταραχθεί.
Στο ίδιο διάστημα του ενός δισεκατομμυρίου ετών, υπάρχει περίπου 1% πιθανότητα για μια συνάντηση με ένα «rogue» αστέρι. Τι θα συμβεί στη Γη αν συμβεί αυτό; Θα βγει η Γη από την κατοικήσιμη ζώνη;
«Στη Γη απομένουν περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια κατοικήσιμων επιφανειακών συνθηκών» αναφέρουν οι συγγραφείς της εργασίας. Αυτό ισχύει σε ένα κλειστό σύστημα, το οποίο, ως επί το πλείστον, είναι το ηλιακό μας σύστημα. «Ενώ η εξέλιξη της τροχιάς των πλανητών καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από κοσμικές και συντονισμένες διαταραχές τα διερχόμενα αστέρια μπορούν να επηρεάσουν τις τροχιές των πλανητών» εξήγησαν.
Αν ένα διερχόμενο αστέρι πλησιάσει πολύ κοντά, τότε το ηλιακό μας σύστημα δεν είναι πλέον ένα κλειστό σύστημα
Τα περισσότερα «rogue» αστέρια, που ονομάζονται επίσης διαγαλαξιακά αστέρια ή αστέρια υπερταχύτητας επειδή οι τροχιές τους θα τα βγάλουν έξω από τον Γαλαξία μας (Milky Way), δεν πλησιάζουν πουθενά τη Γη. Το Kappa Cassiopeiae, για παράδειγμα, βρίσκεται 4.000 έτη φωτός μακριά και δεν θα πλησιάσει ποτέ. Άλλα -όπως τα 675 «rogue» αστέρια που ανακάλυψαν οι αστρονόμοι του Πανεπιστημίου Vanderbilt το 2012- εκτινάχθηκαν μετά το μπλέξιμό τους με την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα του Γαλαξία μας και οι τροχιές τους δεν τα έφεραν κοντά στη Γη.
Ακόμη και στον Γαλαξία μας, το διάστημα είναι ως επί το πλείστον άδειο και οι περισσότερες αστρικές πτήσεις δεν θα προσεγγίσουν ποτέ άλλο ηλιακό σύστημα. «Στατιστικά μιλώντας, πτήσεις προσέγγισης πιο κοντά από 100 α.μ., οι οποίες θα επηρέαζαν έντονα τις τροχιές των πλανητών, λαμβάνουν χώρα μόνο περίπου μία φορά ανά 100 κοσμικά έτη στην τρέχουσα γαλαξιακή γειτονιά» τόνισαν οι ερευνητές.
Μπορεί να είναι μικρή, αλλά η πιθανότητα υπάρχει. Αν κοιτάξουμε τον γαλαξία στο σύνολό του, είναι σχεδόν βέβαιο ότι μια αστρική πτήσεις προσέγγισης κάποια στιγμή κάπου στον γαλαξία θα πλησιάσει σε απόσταση 100 α.μ. από ένα άλλο άστρο. Αν αυτό το άστρο είναι ο ήλιος μας, τι θα συμβεί στη Γη;
Η ομάδα πραγματοποίησε προσομοιώσεις Ν-σωμάτων (N-body simulations) για να προσπαθήσει να προσδιορίσει τα πιθανά αποτελέσματα για τη Γη. Ξεκίνησαν με τους οκτώ πλανήτες του ηλιακού συστήματος και πρόσθεσαν ένα μόνο «rogue» αστέρι. Αντιστοίχισαν τις μάζες των προσομοιωμένων «rogue» αστέρων με τις μάζες των αστέρων στην αστρική μας γειτονιά. Επίσης, ταίριαξαν τις ταχύτητες των «rogue» αστέρων με τις ταχύτητες της γειτονιάς μας. Προσομοίωσαν διαφορετικές ταχύτητες και τροχιές για το αστέρι για να δουν πώς μοιάζει το εύρος των αποτελεσμάτων για τη Γη. Συνολικά, οι ερευνητές έτρεξαν 12.000 προσομοιώσεις.
«Αν ένα άστρο περάσει σε απόσταση 100 α.μ. από τον ήλιο, εξακολουθεί να υπάρχει πολύ μεγάλη πιθανότητα να επιβιώσουν και οι οκτώ πλανήτες του ηλιακού συστήματος», γράφουν οι συγγραφείς. Υπάρχει πάνω από 95% πιθανότητα να μην χαθεί κανένας πλανήτης.
Το έλλειμμα στροφορμής (AMD) ως αποτέλεσμα της πτήσης προσέγγισης καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τι θα συμβεί στη συνέχεια. Το AMD είναι ένα μέτρο της τροχιακής διέγερσης ενός πλανητικού συστήματος και της μακροπρόθεσμης σταθερότητάς του. Είναι η διαφορά μεταξύ ενός «εξιδανικευμένου συστήματος με τους ίδιους πλανήτες του πραγματικού συστήματος που περιφέρονται στους ίδιους ημιμεγαδικούς άξονες από το αστέρι σε κυκλικές και επίπεδες τροχιές και της νόρμας της στροφορμής του πραγματικού πλανητικού συστήματος», σύμφωνα με αυτόν τον ορισμό.
Πώς είναι όταν χάνεται ένας από τους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος;
Η προσομοίωση παρήγαγε ποικίλα αποτελέσματα. Ο Ερμής είναι ο πιο ευάλωτος και μερικές φορές χάνεται όταν συγκρούεται με τον ήλιο. Άλλα αποτελέσματα περιλαμβάνουν σύγκρουση της Γης με την Αφροδίτη, εκτίναξη των παγωμένων γιγάντων Ουρανού και Ποσειδώνα, επιβίωση μόνο της Γης και του Δία ή επιβίωση μόνο του Δία. Σε ένα αποκαλυπτικό αποτέλεσμα, και οι οκτώ πλανήτες εκτινάσσονται.
Άλλα αποτελέσματα είναι λιγότερο δραματικά. Και οι οκτώ πλανήτες δεν διαταράσσονται, και οι οκτώ διαταράσσονται ελαφρώς ή και οι οκτώ διαταράσσονται έντονα.
Παρόλο που και οι οκτώ πλανήτες επιβιώνουν στις περισσότερες προσομοιώσεις, η επιβίωση μπορεί να σημαίνει διαφορετικά πράγματα. Παρόλο που παραμένουν στο ηλιακό σύστημα και παραμένουν βαρυτικά συνδεδεμένοι με τον ήλιο, οι τροχιές τους μπορεί να διαταραχθούν άγρια. Ορισμένοι μπορούν ακόμη και να ωθηθούν πολύ μακριά στο Νέφος του Όορτ.
Οι ερευνητές κατέγραψαν επίσης τα δέκα πιο πιθανά αποτελέσματα όπου οι πλανήτες καταστρέφονται. «Προσδιορίσαμε τις πιο συνηθισμένες οδούς μέσω των οποίων μπορεί να χαθούν πλανήτες, έχοντας κατά νου ότι υπάρχει πιθανότητα μεγαλύτερη ή ίση με 95% να μην χαθεί κανένας πλανήτης αν ένα άστρο περάσει σε απόσταση 100 α.μ.», αναφέρουν.
Τα δέκα πιο πιθανά αποτελέσματα:
- Ο Ερμής συγκρούεται με τον ήλιο (πιθανότητα 2,54%).
- Ο Άρης συγκρούεται με τον ήλιο (πιθανότητα 1,21%).
- Η Αφροδίτη συγκρούεται με άλλον πλανήτη (πιθανότητα 1,17%).
- Ο Ουρανός εκτινάσσεται (1,06%).
- Ο Ποσειδώνας εκτινάσσεται (0,81%).
- Ο Ερμής συγκρούεται με άλλον πλανήτη (0,80%).
- Η Γη συγκρούεται με άλλον πλανήτη (0,48%).
- Ο Κρόνος εκτινάσσεται (0,32%).
- Ο Άρης συγκρούεται με άλλον πλανήτη (0,27%).
- Η Γη συγκρούεται με τον ήλιο (0,24%).
Όσον αφορά τους εκτοξευόμενους πλανήτες, ο Ουρανός και ο Ποσειδώνας αντιμετωπίζουν τις χειρότερες πιθανότητες. Αυτό δεν αποτελεί έκπληξη, αφού βρίσκονται πιο μακριά από τον ήλιο και συνδέονται με τον πιο αδύναμο βαρυτικό δεσμό με αυτόν. Δεν αποτελεί επίσης έκπληξη το γεγονός ότι ο Ερμής έχει τις μεγαλύτερες πιθανότητες να συγκρουστεί με τον ήλιο. Ως ο πλανήτης με τη μικρότερη μάζα, αντιμετωπίζει μεγαλύτερο κίνδυνο διαταραχών λόγω μιας αστρικής διελεύσεως.
Εξορία της γης στο Νέφος του Όορτ
Όταν πρόκειται για τη Γη, υπάρχει μια μεγάλη ποικιλία πιθανών αποτελεσμάτων. Η Γη έχει πιθανότητα 0,48 % να συγκρουστεί με άλλον πλανήτη. Αλλά μια άλλη πιθανή μοίρα περιμένει τη Γη, και δεν είναι καθόλου ευχάριστη. Η εξορία της στο Νέφος του Όορτ.
«Η μακροπρόθεσμη επιβίωση της Γης στο νέφος του Όορτ δεν είναι εγγυημένη», σημειώνουν οι συγγραφείς.
Η σύλληψη της Γης από ένα διερχόμενο αστέρι
Ένα άλλο εξωτικό αποτέλεσμα των προσομοιώσεων αξίζει να εξεταστεί: Η σύλληψη της Γης από το διερχόμενο άστρο. Αυτή η προσομοίωση είχε ένα αστέρι ελαφρώς μικρότερης μάζας από τον ήλιο και που ταξίδευε με σχετικά χαμηλή ταχύτητα πλησιάζοντας από κοντά το ηλιακό μας σύστημα. Το αποτέλεσμα ήταν ένας καταστροφικός αφανισμός του ηλιακού συστήματος όπως το ξέρουμε. Η Γη εγκατέλειψε τον ήλιο και έφυγε μαζί με το άστρο, ενώ έξι από τους άλλους πλανήτες συγκρούστηκαν με τον ήλιο. Ο μόνος πλανήτης που επέζησε ήταν ο Δίας. Δεν αποτελεί έκπληξη, αφού είναι ο πιο ογκώδης πλανήτης.
Το έγγραφο παρουσιάζει ένα ευρύ φάσμα αποτελεσμάτων, συμπεριλαμβανομένων της πρόσκρουσης του φεγγαριού στη Γη, της σύλληψης τόσο της Γης όσο και του φεγγαριού από το διερχόμενο αστέρι, ακόμη και της καταστροφής όλων των πλανητών και των φεγγαριών τους. Αλλά οι πιθανότητες να συμβεί κάτι από αυτά είναι εξαιρετικά χαμηλές.
Πόσο πιθανό όμως είναι η Γη να παραμείνει κατοικήσιμη σε μια τέτοια συνάντηση; Εάν η τροχιά της Γης αλλάξει, τότε ο πλανήτης θα είναι θερμότερος ή ψυχρότερος ως αποτέλεσμα.
Υπάρχουν ακόμα περισσότερες πιθανές μοίρες. Η Γη θα μπορούσε να επιβιώσει ως «rogue» πλανήτης για ένα εκατομμύριο χρόνια περίπου μέχρι να παγώσει η επιφάνειά της. Ή ίσως, αν όντως αιχμαλωτιστεί από το rogue αστέρι, να είναι με κάποιο τρόπο κατοικήσιμη σε κάποια νέα διάταξη.
Τελικά, οι πιθανότητες μιας αστρικής πτήσης 100 α.μ. είναι απειροελάχιστες. Και οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι αν συμβεί, το πιο πιθανό αποτέλεσμα είναι να επιβιώσουν και οι οκτώ πλανήτες, αν και σε τροχιές ελαφρώς διαφορετικές από αυτές που ακολουθούν τώρα.
«Παρά την ποικιλομορφία των πιθανών εξελικτικών μονοπατιών, οι πιθανότητες να μην αλλάξει η σημερινή κατάσταση του ηλιακού μας συστήματος είναι μεγάλες», κατέληξαν οι συγγραφείς.