让我描述一下乔恩·津克、康斯坦丁·巴蒂金和弗雷德·亚当斯在2020年的一项精彩研究,该研究真正提高了我们对太阳系遥远未来的理解。他们对太阳系轨道演化进行了数万亿年的十次模拟,从今天开始,然后跟随行星,太阳变成红巨星,然后是白矮星,并一直持续到遥远的未来。大爆炸只有约140亿年的历史,所以Zink和同事的模拟范围大约是宇宙当前年龄的70倍。每个模拟都代表了太阳系的可能未来。在这种情况下,未来主要在靠近太阳和行星的恒星的通过方面有所不同。
只有当恒星非常接近时,行星系统才会受到强烈影响,其大小是最大行星轨道的三到五倍。海王星为30天文单位,一颗恒星需要在大约100个天文单位以内通过,才能对当今的太阳系产生强烈影响。但是,由于海王星在白矮星太阳周围有55个天文单位,一颗在大约200个天文单位内经过的恒星将对行星产生强烈影响。即使是500天文单位的飞越也会给海王星带来明显的引力踢腿。
在Zink和他的同事的模拟中,在大约300亿年内,一颗恒星在数百个天文单位内经过,引发了动态不稳定。这将比太阳系历史上早期发生的不稳定性要强得多,因为它将包括木星和土星之间的引力散射。这看起来不像是天体物理学家认为在巨行星系外常见的动态不稳定(并且经常摧毁它们的岩石行星):
这种动态不稳定性将驱逐除一颗行星以外的所有剩余行星。行星之间的引力踢将为每颗行星提供足够的轨道能量,以发射到星际空间,成为自由浮动的行星。在Zink的大多数模拟中,木星是最后一颗站立的行星,在类似于巨行星系外行星的伸展轨道上生存。
从那时起,太阳系将仅由白矮星太阳和木星组成。这很奇怪,因为如果我们使用当今的技术搜索附近类似太阳的恒星周围的太阳系,木星仍然是唯一可以探测到的太阳系行星(目前)。
恒星的近距离通道剥离了太阳最后一颗行星
就像每根绳子都有一个断点一样,如果另一颗恒星足够近,任何行星都可以被从恒星中剥离。
在这个阶段,太阳系最后一颗站立的行星木星将处于一个宽阔的伸展轨道上。
恒星的遥远飞掠可以轻轻地将木星推向喷射,但非常罕见、非常近距离的遭遇的影响实际上是主导因素。Zink的模拟需要等待大约1000亿年才能让一颗恒星在大约200个天文单位内通过。这颗恒星为木星提供了逃离白矮太阳而再也回不回来所需的引力能量。(Zink的模拟在最后一颗恒星的喷射时间上存在范围,从未来的约400亿年到300多一点。)
因此,以下是太阳系生命的最后阶段:

来源;科学共享图库
太阳八颗原始行星中的五颗或六颗仍然完好无损,只是不在绕太阳的轨道上。这些行星将作为自由漂浮或“流氓”行星生存(另外两三颗是在红巨星阶段吞噬的)。当然,这些行星不会是孤独的:随着许多其他恒星的行星被星际空间失去,自由浮动行星的丰度将不断增加。
这标志着太阳系的终结。讲了那么多,有没有勾起你的好奇心?我希望你喜欢太阳系的故事。
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