无赖恒星威胁揭秘 如何给太阳系带来厄运?

2023-11-30 07:25:46 字數 2882 閱讀 9902

恒星被引力固定在星系上,并与周围环境协同运动。但有时,某些东西会打破这种联系。例如,如果一颗恒星离超大质量黑洞太近,黑洞就会把它作为一颗无赖恒星驱逐到太空中。

如果这些恒星闯入者离地球太近,地球会发生什么?

这种情况不太可能发生,但可能性不是零。

几十亿年后,我们的太阳系已经进化为久坐的可**性。行星在移动的同时也在移动,而太阳则静静地坐落在这一切的中间。

但是,如果另一颗恒星离得太近,维持一切正常运转的无形引力键就会被拉伸或断裂。

地球是一颗微小的行星,其质量只有太阳的百万分之三。我们的星球是在太阳及其强大引力的支配下存在的,如果另一颗恒星进入我们整洁的排列,地球将完全受新引力模式的支配。

一篇新**研究了如果一颗无赖恒星距离太阳100天文单位以内会发生什么。这篇**的标题是“太阳系的未来轨迹:100 au内恒星相遇的动力学模拟”。它将发表在《皇家天文学会月报》上。主要作者是波尔多天体物理实验室、国家科学研究中心和波尔多大学的天文学家sean raymond。

我们知道,太阳系的稳定可**性不会持续下去。太阳将继续进化,在未来的十亿年里,它将变得更加明亮。地球离宜居带的内边缘非常近。只有离太阳稍近一点,液态水在表面保持的微妙平衡才会被破坏。

在同样的10亿年范围内,遇到流氓恒星的几率约为1%。如果发生这种情况,地球会发生什么?地球会被推离宜居带吗?

作者写道:“地球还有大约10亿年的宜居表面条件。”。这是一个封闭的系统,在大多数情况下,我们的太阳系就是这样。

虽然行星的轨道演化在很大程度上是由长期和共振扰动决定的,”作者解释道,“经过的恒星可能会对行星的轨道产生重大影响。”

如果一颗经过的恒星靠近,那么我们的太阳系就不再是一个封闭的系统。

大多数无赖恒星,也被称为星系间恒星或超高速恒星,因为它们的轨道会把它们带出银河系,它们离地球很远。例如,仙后座木犀距离我们4000光年,永远不会靠近。其他恒星,如范德比尔特大学天文学家2023年发现的675颗流氓恒星,在与银河系超大质量黑洞纠缠后被弹出,它们的轨迹使它们远离地球。

即使在银河系,空间也大多是空的,大多数恒星飞越也永远不会接近另一个太阳系。

研究人员解释道:“从统计数据来看,在目前的银河系附近,大约每100 gyr只会发生一次接近100 au的飞越,这会对行星的轨道产生强烈影响。”

虽然几率很低,但这是有可能的。当你把银河系作为一个整体来看时,几乎可以肯定的是,在银河系的某个地方,恒星的飞越将在距离另一颗恒星100天文单位以内。

如果那颗恒星是我们的太阳,地球会发生什么?

该团队进行了n体模拟,试图确定地球的潜在结果。他们从太阳系的八颗行星开始,增加了一颗无赖恒星。他们将模拟的无赖恒星的质量与我们恒星邻域中的恒星质量相匹配。他们还将这些无赖恒星的速度与附近区域相匹配。他们模拟了恒星的不同速度和轨迹,以了解地球的结果范围。研究人员总共进行了12000次模拟。

作者写道:“如果一颗恒星经过距离太阳100 au以内的地方,那么所有八颗太阳系行星存活的可能性仍然很高。”。没有行星丢失的可能性超过95%。

飞越造成的角动量不足(amd)在很大程度上决定了接下来会发生什么。amd是衡量行星系统轨道激励及其长期稳定性的指标。根据这一定义,这是“理想化的系统,真实系统中的相同行星在圆形和平面轨道上与恒星在相同的半长轴上运行,与真实行星系统的角动量范数之间的区别”。

但是,当我们太阳系的一颗行星消失时,会是什么样子?

模拟产生了不同的结果。水星是最脆弱的,当它与太阳碰撞时,有时会迷失方向。其他结果包括地球和金星相撞,冰巨星天王星和海王星被喷出,只有地球和木星幸存,或者只有木星幸存。在一个启示录的结果中,所有八颗行星都被弹出。

其他结果则不那么引人注目。所有八颗行星都没有受到扰动,所有八颗都受到轻微扰动,或者所有八颗均受到高度扰动。

尽管在大多数模拟中,这八颗行星都存活了下来,但存活可能意味着不同的事情。尽管它们仍留在太阳系中,并在引力作用下与太阳结合,但它们的轨道可能会被严重破坏。有些甚至可以被推到奥尔特云中。

研究人员还列出了行星被摧毁的十种最有可能的结果。

他们写道:“我们确定了行星可能丢失的最常见途径,要记住,如果一颗恒星在100 au以内经过,没有行星丢失的可能性大于或等于95%。”

水星与太阳相撞(概率为2.54%)。

火星与太阳相撞(1.21%)。

金星撞击另一颗行星(1.17%)。

天王星弹出(1.06%)。

海王星弹出(0.81%)。

水星撞击另一颗行星(0.80%)。

地球撞击另一颗行星(0.48%)。

土星被弹出(0.32%)。

火星撞击另一颗行星(0.27%)。

地球与太阳相撞(0.24%)。

当谈到喷出的行星时,天王星和海王星面临的可能性最大。这并不奇怪,因为它们离太阳最远,而且在引力上与太阳的结合最弱。水星与太阳相撞的几率最高也就不足为奇了。作为质量最小的行星,它因恒星飞越而面临更大的扰动风险。

当涉及到地球时,有各种各样的潜在结果。在上面的列表中,地球与另一颗行星相撞的几率为0.48%。但另一种潜在的命运正在等待着地球,这并不令人愉快:被放逐到奥尔特云。

地球在奥尔特云中的长期生存并不能得到保证,”作者们面无表情地说。

模拟的另一个奇特结果值得考虑:地球被经过的恒星捕获。该模拟显示,一颗恒星的质量略低于太阳,以相对较低的速度接近我们的太阳系。

其结果是毁灭性地毁灭了我们所知的太阳系。地球抛弃了太阳,带着这颗恒星逃跑了,而其他六颗行星则撞向了太阳。唯一幸存的行星是木星。这并不奇怪,因为它是质量最大的行星。

这篇**介绍了一系列结果,包括月球撞击地球,地球和月球都被经过的恒星捕获,甚至所有行星及其卫星都被摧毁。但这种情况发生的几率极低。

但是,在这样的遭遇中,地球保持宜居状态的可能性有多大?如果地球的轨道发生变化,那么地球将因此而变暖或变冷。

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