天文学家:太阳系消失时间或早于预期

西班牙《阿贝赛报》网站11月30日发表题为《太阳系将比预想的更早消失》的报道,全文摘编如下:我们知道,所有恒星终将熄灭,包括太阳。太阳“死亡”时,将把大部分物质喷射进太空,只留下一个致密的核,形成一颗白矮星。随着时间推移,这颗白矮星将逐渐冷却,最终成为冰冷、漆黑的岩石。

没有人能亲眼目睹这件事发生,因为彼时地球已不存在了。但这件事究竟会于何时发生呢?太阳系的其他行星能存活下来吗?几个世纪以来,物理学家和天文学家一直在尝试回答这些问题。美国《天文学杂志》最新公布的预测结果显示,太阳系行星消失的时间将比我们预想的早得多——大约在1000亿年后,彼时将只留下“垂死的”太阳。

美国加利福尼亚大学洛杉矶分校天文学家乔恩·津克、加州理工学院的康斯坦丁·巴特金和密歇根大学的弗雷德·亚当斯在文章中写道:“了解太阳系的长期动态稳定性是天体物理学领域最久远的任务之一,可以追溯至牛顿时期。据牛顿推测,行星之间的相互作用最终将导致太阳系不稳定。”

然而,进行必要的计算比想象的要复杂得多。事实上,这个动态系统中的天体数量越多,情况就越复杂,预测其行为的难度也将上升。这就是所谓的“N体问题”。

早在1999年,天文学家就预测太阳系将在至少100亿亿(10的18次方)年间慢慢分崩离析。据天文学家估计,100亿亿年正是木星和土星轨道共振“解耦”天王星所需的时间,那将是末日的开端。

津克团队称,这一估算结果并未考虑到某些重要影响因素,而这些因素可能导致太阳系更早失衡。

因素1:太阳

众所周知,我们的最终命运与太阳的最终命运息息相关。太阳发光已接近50亿年。一切证据表明,太阳的氢储备足以使其再发光50亿年。燃料耗尽后,太阳将在引力的作用下坍缩。引力将无阻碍地压缩太阳,直至其温度达到氦核燃烧的水平。氦是太阳在整个生命过程中一直在合成的元素。

当这个“核熔炉”再次被点燃时(此时燃烧的不再是氢,而是氦),太阳“将反弹”并膨胀,如同一个巨大的橙色气球,变得比之前更大。到那时,太阳将改头换面,成为吞噬邻近星球——水星、金星和地球——的“红色巨人”。此后,太阳将失去近乎一半的质量,剩余部分形成一颗白矮星。

太阳失去质量将导致其对剩下行星的引力减小。

因素2:银河系

研究人员认为,在太阳系绕银河系中心旋转的过程中,其他恒星将不可避免地靠近太阳系行星并干扰它们的轨道,这种情况大约每2300万年就会发生一次。

研究称:“如果我们考虑太阳质量的损失和外太阳系行星轨道的‘膨胀’,那么太阳系行星与其他恒星‘邂逅’将产生更大的影响。”

在考虑这些额外影响因素的情况下,津克团队对外太阳系行星进行了10次N体模拟。模拟过程分为两个阶段,即太阳质量损失之前和之后。

虽然10次模拟称不上可靠的统计样本,但研究人员发现,每次的模拟结果总是类似的:太阳逐渐演变成白矮星后,外太阳系行星的轨道半径将延长(原因是引力减小),但仍保持相对稳定。木星和土星形成5∶2的轨道共振,换句话说,木星每绕太阳运行5圈,土星就会绕太阳运行两圈。这种共振已被人多次提及,其中就包括牛顿本人。

无论如何,有一件事可以肯定:当这一切发生时,人类已经灭亡很久了,不会有人亲眼目睹这一切。

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