當流浪的恆星來到太陽系時會發生什麼?

Mondo 科學 更新 2024-01-30

在過去的幾十億年裡,太陽系已經演化成乙個穩定而有彈性的狀態。 太陽位於太陽系內,八顆行星日夜不停地繞著太陽系執行,年復一年。 但有時,事件會破壞這種穩定的關係。

想象一下,一顆恆星非常接近超大質量黑洞,並被黑洞的引力從其原始系統中噴射出來。 “被驅逐”的恆星作為流氓恆星在宇宙中徘徊。 讓我們進一步假設:如果一顆流浪的恆星進入太陽系會發生什麼?(儘管概率很小)。

船底的海山(宇宙中最亮的恆星之一)是一顆流浪的恆星 圖片來源:美國宇航局 歐空局

最近發表在《皇家天文學會月刊》上的一項研究**模擬了距離太陽100天文單位以內的流浪恆星的進入,該研究由法國波爾多天體物理實驗室與法國國家科學研究中心合作進行。

大多數流浪恆星(也稱為星際恆星或超高速恆星)都遠離太陽系。 例如,著名的流浪星Kappa Cassiopeae距離太陽系4000光年,這意味著我們永遠不會相遇。

王良吉高速奔跑引起的弓形震動圖片來源:NASA JPL-Caltech

其他報告,例如范德比爾特大學的天文學家在2024年發現了675顆流浪恆星,所有這些恆星在與銀河系的超大質量黑洞糾纏後都被拋射出來。 幸運的是,這些流浪的恆星遠離太陽系。

研究人員解釋說,從統計學上講,一顆流浪的恆星影響空曠宇宙中的其他恆星系統是極其罕見的。 例如,在銀河系及其附近地區,它大約每1000億年發生一次(銀河系100天文單位內的流浪恆星),雖然概率非常低,但仍有可能。

研究團隊進行了大約12,000次模擬,以分析流浪恆星入侵太陽系的潛在結果。 模擬是從多個角度考慮的,主要變數是流浪恆星的質量、速度和軌跡。

科學家推測,流浪恆星HE0437-5439是由銀河系中心的黑洞噴射出來圖片來源:NASA

結果可能令人驚訝,如果一顆恆星經過太陽100天文單位以內,那麼太陽系中的所有8顆行星都有很高的生存概率(95%的概率)。 同時,該研究還仔細分析了地球的潛在破壞,具體如下:

水星與太陽相撞(概率2)。54%)。

火星與太陽相撞(概率1..)21%)。

金星撞擊另一顆行星(概率1)。17%)。

天王星被丟擲(概率1..)06%)。

海王星被丟擲(概率 0..)81%)。

水星撞擊另一顆行星(概率0)。80%)。

地球撞擊另一顆行星(概率0)。48%)。

土星被丟擲(概率0。32%)。

火星撞擊另一顆行星(概率為0)。27%)。

地球與太陽相撞(概率0)。24%)。

該圖顯示了研究的模擬結果。 每個點代表乙個模擬執行,點的顏色代表倖存行星的梳理。 圓點的大小與流浪恆星的質量成正比。 image credit:raymond et al. 2023

水星是最“脆弱”的,與太陽相撞的概率最高。 其他結果包括地球與金星的碰撞,冰巨行星天王星和海王星的拋射,只有地球和木星倖存下來或只有木星倖存下來,甚至還有八顆行星被丟擲太陽系的模擬,研究人員稱之為“世界末日情景”。

雖然存活的概率在95%以上,但這並不意味著個別行星的棲息地不受流浪恆星的影響,它們的軌道經常受到流浪恆星的引力擾動。 在一些嚴重的情況下,行星甚至可以被引力拉到奧爾特雲,這是乙個距離太陽約50,000 100,000天文單位的貧瘠區域。 奧爾特雲的外緣標誌著太陽系結構的邊緣,即太陽引力影響的邊緣。

2022 年來自奧爾特雲的星彗星 C 2022E3 (ZTF) 圖片來源:Rolando Ligustri

最後,讓我們談談我們賴以生存的星球。 研究人員提出了一系列潛在的結果:包括月球撞擊地球,地球與另一顆行星相撞,地球被放逐到奧爾特雲,地球被流浪的恆星捕獲等等。

研究人員認為,除了不受干擾或輕微擾動的安全結果外,地球仍有一絲生命曙光被流浪恆星捕獲,其他情景的長期生存並不樂觀。 當然,上述所有場景的概率都極低。

作者:何伯祥。

責任編輯:王啟如。

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*:牧羊人天文學。

編輯:機緣巧合

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