Σύμφωνα με νέα μελέτη ερευνητών του Caltech και του Πανεπιστημίου του Michigan, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «The Astrophysical Journal Letters», η αιτία βρίσκεται στις βίαιες, τυχαίες εκτινάξεις μάζας του ήλιου κατά τα τελικά στάδια της ζωής του.
Η αναθεώρηση του παραδοσιακού μοντέλου
Για δεκαετίες η επικρατούσα επιστημονική θεωρία υπέθετε ότι η απώλεια μάζας του ήλιου, καθώς θα μετατρεπόταν από «κόκκινο γίγαντα» (τη φάση διογκωμένου άστρου στο τέλος της ζωής του) σε «λευκό νάνο» (το συμπαγές, ψυχρό κατάλοιπο που απομένει μετά τον θάνατο ενός άστρου), θα πραγματοποιείτο ομαλά. Στο πλαίσιο αυτό, οι εσωτερικοί πλανήτες (Ερμής, Αφροδίτη, Γη) αναμένεται να «απορροφηθούν» από το διογκωμένο άστρο, ενώ ο Άρης εκτιμάται ότι θα γλιτώσει.
Για τους τέσσερις γιγάντιους εξωτερικούς πλανήτες (Δία, Κρόνο, Ουρανό και Ποσειδώνα) τα παλαιότερα μοντέλα προέβλεπαν μια σταδιακή διεύρυνση των τροχιών τους στο διπλάσιο σχεδόν μέγεθος. Εκτιμούσαν έτσι ότι οι πλανήτες αυτοί θα παρέμεναν σταθεροί για 30 έως 100 δισεκατομμύρια χρόνια, μέχρι να αποσταθεροποιηθούν τελικά από εξωτερικούς παράγοντες, όπως η βαρυτική έλξη άλλων γειτονικών αστεριών.
Οι απότομες ώσεις και το τροχιακό χάος
Τα νέα ευρήματα όμως ανατρέπουν την εικόνα της ήρεμης εξέλιξης. Βασιζόμενοι σε αστρομετρικά δεδομένα (μετρήσεις ακριβείας για τις θέσεις και τις κινήσεις των άστρων) από το διαστημικό τηλεσκόπιο Gaia, οι ερευνητές Konstantin Batygin, Jim Fuller και Fred C. Adams διαπίστωσαν ότι τα γηρασμένα άστρα αποβάλλουν το εξωτερικό τους κέλυφος μέσω ασύμμετρων, βίαιων εκρήξεων. Αυτές οι ακανόνιστες εκτινάξεις υλικού προκαλούν στο άστρο «stochastic kicks» (απότομες ώσεις ανάκλησης λόγω των εκτινάξεων). Η συσσώρευση αυτών των τυχαίων ώσεων λειτουργεί ως καταλυτική διαταραχή για το πλανητικό σύστημα:
– Οι τροχιές των γιγάντιων πλανητών υφίστανται τυχαίο βηματισμό (ανεξέλεγκτη, τυχαία μετατόπιση των τροχιών).
– Η ισορροπία των περιόδων περιφοράς διαταράσσεται, οδηγώντας σε επικίνδυνες διασταυρώσεις τροχιών.
– Περίπου το 40% των ψηφιακών προσομοιώσεων εμφανίζει βίαιες αλληλεπιδράσεις ήδη από τη φάση του κόκκινου γίγαντα.
– Σχεδόν το 90% των συστημάτων αυτοκαταστρέφεται ή εκτοξεύει πλανήτες στο μεσοαστρικό διάστημα μέσα σε 3 δισεκατομμύρια χρόνια από τη δημιουργία του λευκού νάνου.
Προηγμένες υπολογιστικές προσομοιώσεις
Για την εξαγωγή των συμπερασμάτων η ερευνητική ομάδα αξιοποίησε υπερυπολογιστικές υποδομές υψηλών επιδόσεων και εκατοντάδες προσομοιώσεις Ν-σωμάτων (υπολογιστικά μοντέλα που προσομοιώνουν τις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις πολλαπλών ουράνιων σωμάτων). Η ανάλυση πραγματοποιήθηκε αποκλειστικά με συμβατικές υπολογιστικές μεθόδους, χωρίς τη χρήση εργαλείων τεχνητής νοημοσύνης, δοκιμάζοντας εκατοντάδες παραλλαγές για τη διασφάλιση της στατιστικής εγκυρότητας.
Η δικαίωση της αρχικής υποψίας του Νεύτωνα
Η ανακάλυψη αυτή επαναφέρει στο προσκήνιο την αρχική διατύπωση του Ισαάκ Νεύτωνα, ο οποίος πριν από τρεις αιώνες υπέθετε ότι οι αμοιβαίες βαρυτικές διαταραχές των πλανητών θα οδηγούσαν τελικά το ηλιακό σύστημα σε κατάρρευση. Αν και μεταγενέστεροι υπολογισμοί έδειχναν ότι οι τροχιές είναι εγγενώς σταθερές για τεράστια χρονικά διαστήματα, η νέα μελέτη αποδεικνύει ότι η αστάθεια είναι αναπόφευκτη, όχι λόγω της εσωτερικής τριβής των πλανητών, αλλά εξαιτίας του βίαιου τρόπου με τον οποίο πεθαίνει ο ίδιος ο ήλιος.
Τα βασικά σημεία της έρευνας
Με βάση τα ευρήματα της δημοσιευμένης μελέτης, η μελλοντική εξέλιξη του ηλιακού συστήματος διαμορφώνεται από τις εξής παραμέτρους:
– Διάρκεια ζωής εξωτερικών πλανητών: μειώνεται δραστικά από τα 10^18 έτη σε περίπου 1 έως 3 δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη μετατροπή του Ήλιου σε λευκό νάνο.
– Μηχανισμός απώλειας μάζας: πραγματοποιείται μέσω ασύμμετρων εκτινάξεων (απότομων ώσεων ανάκλησης) και όχι με ομαλή, σταθερή ροή.
– Επιπτώσεις στις τροχιές: προκαλείται τυχαία μετατόπιση των πλανητικών τροχιών, διαταραχή της ισορροπίας τους και τελική εκτόξευση πλανητών στο διάστημα.
– Ποσοστά αποσταθεροποίησης: περίπου το 40% των σεναρίων εμφανίζει διασταυρώσεις τροχιών πριν από τη φάση του λευκού νάνου, ενώ το 90% διαλύεται εντός 3 δισεκατομμυρίων ετών.
– Μεθοδολογία έρευνας: αξιοποιήθηκαν προσομοιώσεις υψηλής ακρίβειας με εξειδικευμένα λογισμικά υπολογισμού τροχιών και εξελικτικά μοντέλα άστρων.
Πηγή:Documento.gr
