新研究列出了流氓恒星可能給我們的太陽(yáng)系帶來厄運(yùn)的方式

恒星被引力固定在它們的星系上，并與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。但有時(shí)，有些事情會(huì)打破這種聯(lián)系。如果一顆恒星離超大質(zhì)量星太近黑洞例如，黑洞可以將其作為流氓恒星驅(qū)逐到太空中。

如果其中一個(gè)恒星闖入者離得太近，地球會(huì)發(fā)生什么？

這種情況不太可能發(fā)生，但幾率不為零。

幾十億年后，我們的太陽(yáng)系已經(jīng)進(jìn)化成久坐不動(dòng)的可預(yù)測(cè)性。行星在運(yùn)動(dòng)時(shí)移動(dòng)，而太陽(yáng)則懶洋洋地坐在這一切的中間。

但是，如果另一顆恒星離得太近，那么保持一切正常運(yùn)轉(zhuǎn)的無形引力鍵就會(huì)被拉伸或破壞。

地球是一顆小行星，質(zhì)量只有太陽(yáng)的百萬分之三。我們的星球在太陽(yáng)及其強(qiáng)大的引力的異想天開下存在，如果另一顆恒星肩負(fù)著進(jìn)入我們整齊的排列，地球?qū)⑼耆苄乱Ψ妒降臄[布。

一篇新論文研究了如果一顆流氓恒星來到距離太陽(yáng)100天文單位以內(nèi)會(huì)發(fā)生什么。這篇論文的題目是”太陽(yáng)系的未來軌跡：100天文單位內(nèi)恒星相遇的動(dòng)態(tài)模擬。“ 它將發(fā)表在英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)月刊.主要作者是波爾多天體物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室、CNRS（國(guó)家科學(xué)研究中心）和波爾多大學(xué)的天文學(xué)家肖恩·雷蒙德（Sean Raymond）。

我們知道，太陽(yáng)系中穩(wěn)定的可預(yù)測(cè)性不會(huì)持續(xù)下去。太陽(yáng)將繼續(xù)演化，在接下來的十億年里，太陽(yáng)將變得更加明亮。地球非常接近宜居帶的內(nèi)緣。只有離太陽(yáng)更近一點(diǎn)，讓液態(tài)水在表面持續(xù)存在的微妙平衡就會(huì)被破壞。

在同樣的10億年范圍內(nèi)，大約有1%的幾率與流氓之星.如果發(fā)生這種情況，地球會(huì)發(fā)生什么？地球會(huì)被推出宜居帶嗎？

“地球還剩下大約十億年的宜居表面條件，”作者寫道。那是在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，在大多數(shù)情況下，我們的太陽(yáng)系就是這樣。

“雖然行星的軌道演化很大程度上是由長(zhǎng)期和共振擾動(dòng)決定的，”作者解釋說，“但經(jīng)過的恒星會(huì)對(duì)行星的軌道產(chǎn)生重大影響。

如果一顆經(jīng)過的恒星接近，那么我們的太陽(yáng)系就不再是一個(gè)封閉的系統(tǒng)。

大多數(shù)流氓明星，也稱為星系際恒星或超高速恒星，因?yàn)樗鼈兊能壽E將把它們帶出銀河系，遠(yuǎn)離地球。仙后座河童例如，距離我們4000光年，永遠(yuǎn)不會(huì)接近。其他的，比如675 流氓明星范德比爾特大學(xué)的天文學(xué)家于2012年發(fā)現(xiàn)，在與銀河系的超大質(zhì)量黑洞糾纏后被拋射出去，他們的軌跡使它們沒有接近地球。

即使在銀河系中，太空也大多是空的，大多數(shù)恒星飛越永遠(yuǎn)不會(huì)接近另一個(gè)太陽(yáng)系。

“從統(tǒng)計(jì)學(xué)上講，小于100天文單位的飛越，這將強(qiáng)烈影響行星的軌道，在目前的銀河系附近，大約每100個(gè)回旋流只發(fā)生一次，”研究人員解釋說。

雖然幾率很低，但這是有可能的。當(dāng)你把整個(gè)銀河系看作一個(gè)整體時(shí)，幾乎可以肯定，在銀河系的某個(gè)地方，一顆恒星飛越的恒星將到達(dá)另一顆恒星的100天文單位以內(nèi)。

如果那顆恒星是我們的太陽(yáng)，地球會(huì)發(fā)生什么？

該團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了N體模擬，試圖確定地球的潛在結(jié)果。他們從太陽(yáng)系的八顆行星開始，并增加了一顆流氓恒星。他們將模擬的流氓恒星的質(zhì)量與我們恒星附近的恒星質(zhì)量相匹配。他們還將流氓恒星的速度與附近相匹配。他們模擬了恒星的不同速度和軌跡，以了解地球的結(jié)果范圍。研究人員總共進(jìn)行了12,000次模擬。

“如果一顆恒星經(jīng)過距離太陽(yáng)100天文單位以內(nèi)，那么所有八顆太陽(yáng)系行星仍然很有可能幸存下來，”作者寫道。有超過95%的幾率不會(huì)丟失行星。

飛越導(dǎo)致的角動(dòng)量赤字（AMD）在很大程度上決定了接下來會(huì)發(fā)生什么。AMD是衡量行星系統(tǒng)軌道激發(fā)及其長(zhǎng)期穩(wěn)定性的指標(biāo)。這是“理想化系統(tǒng)，真實(shí)系統(tǒng)的相同行星在圓形和平面軌道上以與恒星相同的半長(zhǎng)軸軌道運(yùn)行，與真實(shí)行星系統(tǒng)的角動(dòng)量范數(shù)”之間的區(qū)別。這個(gè)定義.

但是，當(dāng)我們太陽(yáng)系的一顆行星丟失時(shí)，它會(huì)是什么樣子呢？

模擬產(chǎn)生了不同的結(jié)果。汞是最脆弱的，有時(shí)在與太陽(yáng)碰撞時(shí)會(huì)迷失方向。其他結(jié)果包括地球碰撞金星，冰巨行星的彈射天王星和海王星，只有地球和木星幸存下來，或者只有木星幸存下來。在一個(gè)世界末日的結(jié)果中，所有八顆行星都被拋射出去。

其他結(jié)果則不那么引人注目。所有八顆行星都未受擾動(dòng)，所有八顆行星都受到輕微擾動(dòng)，或者所有八顆行星都受到高度擾動(dòng)。

盡管所有八顆行星在大多數(shù)模擬中都幸存下來，但生存可能意味著不同的事情。即使它們留在太陽(yáng)系中，并且仍然受到太陽(yáng)的引力束縛，但它們的軌道可能會(huì)受到極大的破壞。有些甚至可以被推到外面奧爾特云.

研究人員還列出了行星被摧毀的十種最可能的結(jié)果。

他們寫道：“我們確定了行星可能丟失的最常見途徑，請(qǐng)記住，如果一顆恒星在100天文單位內(nèi)經(jīng)過，那么沒有行星丟失的可能性大于或等于95%。

• 水星與太陽(yáng)相撞（概率為2.54%）。
• 火星與太陽(yáng)相撞（1.21%）。
• 金星撞擊另一顆行星（1.17%）。
• 天王星被噴射（1.06%）。
• 海王星被彈出（0.81%）。
• 水星撞擊另一顆行星（0.80%）。
• 地球撞擊另一個(gè)星球（0.48%）。
• 土星被彈出 （0.32%）。
• 火星撞擊另一顆行星（0.27%）。
• 地球與太陽(yáng)相撞（0.24%）。

當(dāng)談到被拋射的行星時(shí)，天王星和海王星面臨著最糟糕的幾率。這并不奇怪，因?yàn)樗鼈冸x太陽(yáng)最遠(yuǎn)，而且與太陽(yáng)的引力結(jié)合最弱。水星與太陽(yáng)相撞的幾率最高也就不足為奇了。作為質(zhì)量最小的行星，由于恒星飛越，它面臨著更大的擾動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

說到地球，有各種各樣的潛在結(jié)果。在上面的列表中，地球有0.48%的幾率與另一顆行星相撞。但另一個(gè)潛在的命運(yùn)等待著地球，想想就不愉快：被放逐到奧爾特云。

“地球在奧爾特云中的長(zhǎng)期生存并不能得到保證，”作者面無表情。

模擬的另一個(gè)奇特結(jié)果值得考慮：地球被經(jīng)過的恒星捕獲。在那次模擬中，有一顆恒星的質(zhì)量略小于太陽(yáng)，并以相對(duì)較低的速度接近我們的太陽(yáng)系。

結(jié)果是我們所知道的太陽(yáng)系的毀滅性毀滅。地球拋棄了太陽(yáng)，帶著這顆恒星跑了，而其他六顆行星則撞上了太陽(yáng)。唯一幸存的行星是木星。這并不奇怪，因?yàn)樗亲畲蟮男行恰?/p>

本文提出了廣泛的結(jié)果，包括月亮撞擊地球，地球和月球都被經(jīng)過的恒星捕獲，甚至所有的行星和它們的衛(wèi)星都被摧毀。但這種情況發(fā)生的幾率極低。

但是，在這樣的遭遇中，地球保持宜居的可能性有多大？如果地球的軌道發(fā)生變化，那么地球?qū)⒁虼俗兣蜃兝洹?/p>

還有更多潛在的命運(yùn)。地球可以作為一個(gè)流氓星球生存一百萬年左右，直到地表結(jié)冰?；蛘?，如果它真的被流氓星俘虜了，它會(huì)以某種方式以某種新的安排居住。

歸根結(jié)底，100天文單位的恒星飛越的幾率是無限小的。模擬表明，如果它真的發(fā)生了，到目前為止，最有可能的結(jié)果是所有八顆行星都幸存下來，盡管它們的軌道與它們現(xiàn)在遵循的軌道略有不同。

“盡管潛在的進(jìn)化途徑多種多樣，但我們太陽(yáng)系目前的情況不會(huì)改變的可能性很高，”作者總結(jié)道。

本文最初由今日宇宙.閱讀原文.

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