Planetele gigante ale Sistemului Solar se destramă în 9 din 10 simulări

Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun au fost multă vreme privite drept mecanismul cel mai rezistent din Sistemul Solar, un ansamblu de orbite despre care se aștepta să dăinuie de multe ori mai mult decât universul. Noile simulări arată că însuși Soarele va distruge acest mecanism pe măsură ce moare, cel mai probabil la circa un miliard de ani după ce devine o pitică albă.

Vinovat este felul în care Soarele pierde din masă. Calculele anterioare presupuneau că un Soare muribund își va elimina straturile exterioare uniform, ca printr-o scurgere lentă, ceea ce lărgește fiecare orbită fără a tulbura ordinea planetelor. Noua lucrare, semnată de Konstantin Batygin și Jim Fuller de la Caltech și de Fred Adams de la University of Michigan, pornește de la dovezi potrivit cărora stelele muribunde își expulzează învelișurile în explozii separate și asimetrice. Fiecare explozie îi dă Soarelui un mic impuls, iar planetele resimt fiecare dintre aceste impulsuri.

În sute de viitoruri simulate, aceste impulsuri s-au cumulat. În scenariul pe care autorii îl consideră cel mai apropiat de observații, circa 40% dintre sistemele solare simulate erau deja perturbate sau violent rearanjate până la formarea piticei albe, iar aproximativ nouă din zece s-au destrămat în decurs de 3 miliarde de ani. În unele rulări, Saturn a fost aruncat cu totul în afara Sistemului Solar. În altele, Uranus și Neptun și-au schimbat locurile.

Dacă rezultatul se confirmă, sfârșitul Sistemului Solar nu mai este un accident îndepărtat provocat de trecerea unei stele. Devine parte a modului în care moare Soarele, iar aceeași logică se aplică aproape fiecărui sistem planetar din galaxie, deoarece aproape toate stelele își încheie viața ca pitice albe.

De ce un Soare muribund își lovește propriile planete

Peste aproximativ 5 miliarde de ani, Soarele se va umfla devenind o gigantă roșie, iar de-a lungul fazelor sale de gigantă va pierde circa 46% din masă. Cu mai puțină masă care să le țină legate, planetele se deplasează spre exterior. În scenariul uniform, fiecare orbită crește cu un factor de aproximativ 1,85, astfel încât Sistemul Solar exterior devine o copie mai mare și mai lentă a celui pe care îl cunoaștem.

Indiciul că pierderea nu este uniformă vine de la Gaia, satelitul de cartografiere stelară al Agenției Spațiale Europene. Urmărind perechi de stele care se orbitează reciproc la distanțe mari, astronomii au descoperit că piticele albe nou-formate se mișcă de parcă ar fi primit un impuls de circa 0,75 km pe secundă, adică aproximativ 2.700 km/h. O stea care și-ar elimina gazul uniform în toate direcțiile nu ar primi deloc un astfel de impuls.

Explicația principală, un cadru propus recent de Fuller, este că învelișul unei gigante roșii pleacă sub forma unor pene discrete, antrenate de fierberea straturilor sale exterioare. Telescoapele care combină lumina mai multor oglinzi arată deja nori de praf separați și schimbători în jurul stelelor gigante îmbătrânite. Fiecare pană împinge steaua puțin într-o direcție aleatorie, iar aceste împingeri se adună până la impulsul observat.

Pentru planete, un șoc aplicat Soarelui este un șoc aplicat simultan fiecărei orbite. În cazul de referință al studiului, Soarele primește circa 4.600 de reculuri de câțiva metri pe secundă fiecare, cu o mediană de aproximativ 7 m/s. Luate individual, ele sunt minuscule. Pentru că lovesc în puncte aleatorii de pe orbita fiecărei planete, nu se anulează reciproc, iar orbitele încep să rătăcească. „Totul se schimbă atunci când învelișul pleacă în bucăți”, scriu autorii.

Cum au procedat

Echipa a utilizat rebound, un cod open-source larg folosit care calculează modul în care corpurile se deplasează sub influența gravitației reciproce, și l-a asociat cu un model al evoluției Soarelui construit cu MESA, un program standard de evoluție stelară. Cele patru planete gigante au pornit de la pozițiile și vitezele lor actuale, iar Soarele a pierdut apoi masă urmând traiectoria acelui model.

Mai întâi a venit experimentul de control. În peste 60 de rulări cu pierdere uniformă de masă, rezultatul nu s-a schimbat niciodată: orbitele s-au extins, raporturile dintre perioadele orbitale ale planetelor au rămas înghețate, iar sistemul a rămas stabil timp de miliarde de ani.

Apoi, cercetătorii au împărțit pierderea de masă în fragmente. Au rulat 672 de simulări, variind dimensiunea fiecărui pachet de gaz expulzat de la o zecime de milionime până la o zecime de miime din masa Soarelui și variind dacă exploziile se desfășurau în toate fazele de gigantă ale Soarelui sau numai în ultima, numită ramura asimptotică a gigantelor. Fiecare stare finală a fost apoi urmărită încă 3 miliarde de ani, fără stele în trecere sau alte perturbări externe.

De la 10¹⁸ ani la circa un miliard

Cifrele înlocuite sunt uriașe. Se estima că numai haosul ar avea nevoie de circa 10¹⁸ ani, un miliard de miliarde de ani, pentru a destabiliza Uranus. Adăugarea stelelor în trecere, pentru care orbitele lărgite sunt o țintă mai ușoară, a redus estimarea la între 30 și 100 de miliarde de ani. Universul are aproximativ 13,8 miliarde de ani.

La calibrarea favorizată de autori, Sistemul Solar se destramă acum de la sine la circa un miliard de ani după formarea piticei albe, de o sută de ori mai repede decât timpul de așteptare estimat pentru prima stea perturbatoare în trecere. În cele mai violente rulări, orbita lui Neptun a fost alungită până la o excentricitate de aproximativ 0,5, astfel încât distanța sa față de Soare ar varia cu un factor de trei între punctele cele mai apropiate și cele mai îndepărtate.

Problema nu așteaptă întotdeauna ca Soarele să termine de murit. În 37 din 48 de rulări ale scenariului preferat, orbitele au început să se intersecteze înainte ca pierderea de masă să se fi încheiat, cel mai devreme pe când Soarele era încă o gigantă roșie care păstra 89% din masa sa actuală. Într-un exemplu, Saturn a fost ejectat la 2,5 milioane de ani de la nașterea piticei albe, lăsând Uranus și Neptun blocați împreună.

Isaac Newton bănuia că atracția reciprocă dintre Jupiter și Saturn va distruge în cele din urmă ordinea planetelor. Laplace și Lagrange au arătat ulterior că, la nivelul aproximației lor, orbitele doar oscilează, iar trei secole de calcule au împins mereu verdictul mai departe. „Instabilitatea imaginată de Newton este, până la urmă, reală. El s-a înșelat doar în privința făptașului”, concluzionează autorii.

Nu toate rezultatele au fost distructive. Unele rulări au prins perechi de planete în rezonanțe, tipare orbitale ritmice pe care Sistemul Solar nu le-a avut niciodată: Jupiter și Saturn într-un raport de 5:2 sau Uranus efectuând două orbite pentru fiecare orbită a lui Neptun. În 8 dintre cele 672 de simulări, ambele perechi au fost prinse simultan. Aceste sisteme blocate nu erau mai sigure și, în rulările cu cele mai fine granulații, au supraviețuit puțin mai rar decât celelalte.

Ce nu lămuresc simulările

Totul depinde de o mărime pe care nimeni nu a măsurat-o direct: cât de mare este fiecare puf de gaz care evadează. Dacă Soarele își pierde învelișul în pachete de o zecime de milionime din masa sa sau mai mici, exploziile se compensează în mare parte, iar Sistemul Solar supraviețuiește ca o copie mărită a sa. Rezultatele violente devin predominante odată ce pachetele ajung la circa o sutime de miime de masă solară.

Legătura dintre impulsurile Gaia și dimensiunea pachetelor este, de asemenea, o interpretare. Ea presupune că impulsurile provin din numeroase ejecții independente. Autorii susțin că chiar și extremitatea inferioară a intervalului măsurat, 0,25 km pe secundă, implică pachete aflate deja în regimul violent. Ei semnalează, de asemenea, că scenariul lor principal extinde exploziile dincolo de ramura asimptotică a gigantelor, faza pentru care modelul este cel mai bine calibrat. Limitarea exploziilor la acea fază a eliminat fiecare dezintegrare timpurie din etapa de gigantă roșie, însă 83% dintre sisteme au devenit totuși instabile în decurs de 3 miliarde de ani.

Lucrarea lasă deoparte planetele interioare. Urmărește doar cele patru gigante, astfel că Mercur, Venus, Pământul și Marte nu fac parte din calcul. Studii anterioare au estimat riscul propriu al lui Mercur la circa 1%: aceasta este probabilitatea ca orbita sa să devină instabilă înainte ca Soarele să părăsească actuala fază de ardere a hidrogenului.

Teoria face și predicții pe care astronomii le pot verifica. Dacă stelele muribunde își desprind de rutină planetele, piticele albe tinere ar trebui să fie însoțite de o populație de planete libere. În aceste simulări, gigantele au fost ejectate mult mai des decât s-au ciocnit, iar resturile care ajung totuși pe piticele albe ar trebui să provină în principal din corpuri stâncoase, nu din planete gigante, ceea ce corespunde materialului stâncos măsurat până acum în piticele albe poluate.

Întrebări frecvente despre moartea Soarelui și planete

Se va destrăma Sistemul Solar când moare Soarele?

Potrivit acestor simulări, probabil că da, în cazul planetelor gigante. Dacă Soarele își pierde straturile exterioare în mii de explozii separate, așa cum sugerează impulsurile piticelor albe, aproximativ nouă din zece sisteme simulate au devenit instabile în decurs de 3 miliarde de ani de la formarea piticei albe. În cazul unei pierderi uniforme de masă, planetele au rămas stabile.

Când va deveni Soarele o gigantă roșie?

Peste aproximativ 5 miliarde de ani. Soarele va pierde atunci circa 46% din masa sa de-a lungul fazelor de gigantă, înainte de a sfârși ca o pitică albă cu aproximativ 0,54 mase solare. În studiu, dezintegrările au loc în timpul acestei pierderi de masă sau în următoarele câteva miliarde de ani.

Ce este un impuls al unei pitice albe?

Este mica viteză pe care o stea pare să o capete când devine o pitică albă, circa 0,75 km pe secundă conform măsurătorilor Gaia asupra perechilor largi de stele. Un impuls înseamnă că steaua și-a pierdut gazul neuniform, iar fiecare explozie neuniformă împinge și orice planete aflate pe orbită.

Ar putea Saturn să fie într-adevăr aruncat afară din Sistemul Solar?

În unele simulări, da. Într-o rulare, Saturn a fost ejectat în decurs de 2,5 milioane de ani de la formarea piticei albe. Printre planetele gigante, ejecțiile au fost mai frecvente decât coliziunile, astfel că planetele pierdute ar pluti prin galaxie ca lumi libere.

Ce urmează

Studiul a apărut în The Astrophysical Journal Letters în septembrie 2026, după un preprint pe arXiv, și a primit o acoperire mai amplă pe 12 octombrie. Cifra sa centrală poate fi rafinată prin mai multe măsurători Gaia ale impulsurilor piticelor albe și prin modele mai bune privind felul în care stelele gigante expulzează gaz. Autorii indică, de asemenea, planetele și resturile descoperite acum în jurul piticelor albe drept o arhivă a modului în care a murit fiecare stea, astfel încât fiecare nou sistem inventariat acolo testează dacă gigantele Soarelui sunt condamnate sau doar mărite.

Referință: Batygin et al., „Terminal Instability of the Solar System Triggered by Stochastic Solar Mass Loss,” The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aea290

Etichete: știri, astronomie, pitică albă, Caltech, Konstantin Batygin, Sistemul Solar