天文學家:太陽系消失時間或早於預期

2020-12-23 參考消息

參考消息網12月6日報導西班牙《阿貝賽報》網站11月30日發表題為《太陽系將比預想的更早消失》的報導,全文摘編如下:

我們知道,所有恆星終將熄滅,包括太陽。太陽「死亡」時,將把大部分物質噴射進太空,只留下一個緻密的核,形成一顆白矮星。隨著時間推移,這顆白矮星將逐漸冷卻,最終成為冰冷、漆黑的巖石。

沒有人能親眼目睹這件事發生,因為彼時地球已不存在了。但這件事究竟會於何時發生呢?太陽系的其他行星能存活下來嗎?幾個世紀以來,物理學家和天文學家一直在嘗試回答這些問題。美國《天文學雜誌》最新公布的預測結果顯示,太陽系行星消失的時間將比我們預想的早得多——大約在1000億年後,彼時將只留下「垂死的」太陽。

美國加利福尼亞大學洛杉磯分校天文學家喬恩·津克、加州理工學院的康斯坦丁·巴特金和密西根大學的弗雷德·亞當斯在文章中寫道:「了解太陽系的長期動態穩定性是天體物理學領域最久遠的任務之一,可以追溯至牛頓時期。據牛頓推測,行星之間的相互作用最終將導致太陽系不穩定。」

然而,進行必要的計算比想像的要複雜得多。事實上,這個動態系統中的天體數量越多,情況就越複雜,預測其行為的難度也將上升。這就是所謂的「N體問題」。

早在1999年,天文學家就預測太陽系將在至少100億億(10的18次方)年間慢慢分崩離析。據天文學家估計,100億億年正是木星和土星軌道共振「解耦」天王星所需的時間,那將是末日的開端。

津克團隊稱,這一估算結果並未考慮到某些重要影響因素,而這些因素可能導致太陽系更早失衡。

因素1:太陽

眾所周知,我們的最終命運與太陽的最終命運息息相關。太陽發光已接近50億年。一切證據表明,太陽的氫儲備足以使其再發光50億年。燃料耗盡後,太陽將在引力的作用下坍縮。引力將無阻礙地壓縮太陽,直至其溫度達到氦核燃燒的水平。氦是太陽在整個生命過程中一直在合成的元素。

當這個「核熔爐」再次被點燃時(此時燃燒的不再是氫,而是氦),太陽「將反彈」並膨脹,如同一個巨大的橙色氣球,變得比之前更大。到那時,太陽將改頭換面,成為吞噬鄰近星球——水星、金星和地球——的「紅色巨人」。此後,太陽將失去近乎一半的質量,剩餘部分形成一顆白矮星。

太陽失去質量將導致其對剩下行星的引力減小。

因素2:銀河系

研究人員認為,在太陽系繞銀河系中心旋轉的過程中,其他恆星將不可避免地靠近太陽系行星並幹擾它們的軌道,這種情況大約每2300萬年就會發生一次。

研究稱:「如果我們考慮太陽質量的損失和外太陽系行星軌道的『膨脹』,那麼太陽系行星與其他恆星『邂逅』將產生更大的影響。」

在考慮這些額外影響因素的情況下,津克團隊對外太陽系行星進行了10次N體模擬。模擬過程分為兩個階段,即太陽質量損失之前和之後。

雖然10次模擬稱不上可靠的統計樣本,但研究人員發現,每次的模擬結果總是類似的:太陽逐漸演變成白矮星後,外太陽系行星的軌道半徑將延長(原因是引力減小),但仍保持相對穩定。木星和土星形成5∶2的軌道共振,換句話說,木星每繞太陽運行5圈,土星就會繞太陽運行兩圈。這種共振已被人多次提及,其中就包括牛頓本人。

無論如何,有一件事可以肯定:當這一切發生時,人類已經滅亡很久了,不會有人親眼目睹這一切。

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