Наприкінці життя Сонце може викинути планети-гіганти із системи

14 жовтня 2026 р. 21:23

14 жовтня 2026 р. 21:23

Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун можуть втратити стабільні орбіти під час старіння Сонця, а деякі планети — покинути систему. Такий сценарій отримали астрофізики, які врахували втрату зоряної маси окремими несиметричними викидами. Мова йде про далеке майбутнє, через мільярди років, і про результат комп’ютерної моделі.

Роботу в журналі The Astrophysical Journal Letters виконали Костянтин Батигін і Джим Фуллер із Каліфорнійського технологічного інституту, а також Фред Адамс із Мічиганського університету. Повний авторський текст доступний на arXiv .

Деталі

Плавна втрата маси зберігає порядок орбіт

Наприкінці еволюції Сонце скине зовнішні шари й перетвориться на білий карлик — компактний зоряний залишок. У моделі, яку використали автори, його кінцева маса становить близько 54 % нинішньої сонячної: зірка втрачає майже половину маси.

При плавній втраті речовини тяжіння поступово слабшає, а орбіти планет розширюються. У понад 60 контрольних розрахунках відстані збільшувалися приблизно в 1,85 раза, але взаємне розташування орбіт зберігалося. Такі системи залишалися стійкими в довготривалих розрахунках.

Асиметричні викиди дають зірці віддачу

Автори перевірили інший варіант: речовина залишає зірку окремими порціями в різних напрямках. Кожен несиметричний викид злегка змінює швидкість самої зірки, як віддача при викиді маси. Тисячі таких невеликих поштовхів поступово змінюють рух планет відносно неї.

Підставою для цієї гіпотези стали спостереження за рухами білих карликів: вони вказують, що під час формування зоряні залишки можуть зазнавати невеликої зміни швидкості. Однак точний характер майбутніх викидів Сонця ще невідомий.

Що саме моделювали

Дослідники поєднали розрахунок еволюції зірки в програмі MESA з моделюванням руху Сонця та чотирьох планет-гігантів у пакеті REBOUND. Початкові положення та швидкості планет взяли з системи JPL Horizons.

В основній серії було 672 сценарії: сім значень маси окремого викиду, по 48 варіантів випадкової послідовності для кожного та два режими втрати речовини. В одному випадку викиди відбувалися протягом стадій гіганта, в іншому — лише на пізній стадії. Після завершення втрати маси системи відстежували ще три мільярди років.

Вчені вимірювали зміни орбіт і співвідношень періодів обертання. Ознаками нестійкості вважали перетин орбіт, викид планети або зміну великої піввісі орбіти більш ніж на 20%.

Звідки взялися 96%

При великих викидах — приблизно по одній десятитисячній маси Сонця — нестійкими стали 46 із 48 систем, або близько 96%, у режимі викидів на всіх стадіях гіганта. При таких самих порціях, але викидах лише на пізній стадії, результат становив 40 із 48, близько 83%.

У першому з цих режимів 19 із 48 сценаріїв, близько 40 %, дійшли до сильного порушення руху планет ще до утворення білого карлика. В окремих розрахунках планети залишали систему, а Уран і Нептун мінялися порядком розташування орбіт.

Ці відсотки стосуються певних налаштувань моделі. У всій серії з 672 сценаріїв, включаючи набагато менші викиди, нестійкими визнано 224, а 448 залишилися стійкими. Вважати 96% встановленою ймовірністю майбутньої загибелі нашої системи не можна.

Чому це важливо

Мільярд років — це не відлік від сьогоднішнього дня

Автори говорять про характерний масштаб порядку мільярда років після утворення білого карлика, причому частина порушень у моделі починається раніше — під час самої втрати маси. Це не означає, що Сонячна система розпадеться через мільярд років від нинішньої дати.

За поясненням NASA , Сонце залишиться на нинішній стадії приблизно ще п’ять мільярдів років, перш ніж стане червоним гігантом. Нова робота присвячена насамперед долі зовнішніх планет у наступних фазах еволюції зірки.

Раніше внутрішню динамічну стійкість зовнішньої системи оцінювали в масштабі 10 у 18-му ступені років. З урахуванням втрати маси та пролітаючих зірок інші розрахунки давали близько 30–100 мільярдів років. Ці оцінки ґрунтувалися на різних механізмах; нова модель показує, що самі викиди речовини можуть порушити порядок орбіт набагато раніше.

Що залишається невідомим

Головне припущення — окремі викиди асиметричні й спрямовані незалежно один від одного. Їхня маса, геометрія та час виникнення визначають силу збурень. Поширення такого механізму на більш ранню стадію червоного гіганта автори також розглядають як припущення, тому перевірили два режими.

У контрольних розрахунках окремі, але сферично симетричні викиди не порушували стійкість. Іншими словами, важливою є не лише втрата маси, а й віддача зірки.

Це дослідження чотирьох планет-гігантів: Земля та інші планети земної групи в розрахунки не включені. Не моделювалися й прольоти інших зірок. Робота не визначає точну долю Землі, зате пропонує механізм, який можна перевіряти на прикладі будови планетних систем навколо білих карликів.

Джерело

Batygin K., Fuller J., Adams F. C. Terminal Instability of the Solar System Triggered by Stochastic Solar Mass Loss . The Astrophysical Journal Letters, 1009(2), L22, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aea290. Повний авторський текст із методами та обмеженнями .

NASA: стадії еволюції зірок . Автори вказали, що фінансову підтримку надали фонд Девіда та Люсіль Паккард, центр порівняльної планетарної еволюції Caltech, Національний науковий фонд США та NASA, зокрема програма Emerging Worlds.

Наука