• РЕГИСТРАЦИЯ
Александр Колесник
12 июня 01:53 56770 167 93.83

Что будет, когда через Солнечную систему пройдёт звезда?

70 000 лет назад пара коричневых карликов, известных, как звезда Шольца, расположенных как раз на пороге зажигания водородного синтеза в ядрах, прошла через облако Оорта Солнечной системы. В отличие от звезды на этой иллюстрации, они не были видны человеческому глазу.

Мы привыкли считать свою Солнечную систему стабильным, спокойным местом. Конечно, время от времени мы узнаём о том, что планеты и другие небесные тела пнули какую-нибудь комету или астероид, но по большей части, всё остаётся постоянным. Даже редкий межзвёздный посетитель не несёт особого риска, по крайней мере, не для целостности такого мира, как наш. Но вся наша Солнечная система движется по орбите через Галактику, а это значит, что у неё есть сотни миллиардов шансов на близкое взаимодействие с другой звездой. Насколько часто это реально происходит и каковы потенциальные последствия этого? Наш читатель задаёт вопрос:


Насколько плохие последствия будут, если звезда пройдёт рядом с Солнцем? Насколько большой и как близко она должна пройти, чтобы представлять серьёзную опасность? Насколько вероятно такое событие?


Возможности разнятся от рутинных происшествий, в которых несколько объектов облака Оорта сойдут со своего пути, до катастрофических – столкновения с планетой или её выбросом из системы. Давайте посмотрим, что произойдёт на самом деле.


Карта плотности Млечного Пути и окружающего неба, на которой ясно видно Млечный Путь, Большое и Малое Магеллановы Облака, и, если присмотреться, NGC 104 слева от Малого Облака, NGC 6205 чуть выше и левее галактического ядра, и NGC 7078 чуть ниже. В сумме в Млечном Пути содержится порядка 200 миллиардов звёзд



По нашим наилучшим оценкам, в Млечном Пути содержится от 200 до 400 млрд звёзд. И хотя звёзды бывает очень разных размеров и масс, большая их часть (3 из каждых 4) относятся к красным карликам: от 8% до 40% массы Солнца. Размер этих звёзд меньше солнечного: в среднем, порядка 25% диаметра Солнца. А ещё мы примерно знаем размер Млечного пути: это диск порядка 2000 световых лет толщиной и 100 000 световых лет в диаметре, с центральным балджем радиусом порядка 5000-8000 световых лет.

Наконец, относительно Солнца типичная звезда движется со скоростью в 20 км/с: порядка 1/10 скорости, с которой Солнце (и все звёзды) движутся по орбите в Млечном Пути.

Хотя Солнце движется в плоскости Млечного Пути на расстоянии в 25 000 – 27 000 световых лет от центра, направления орбит планет Солнечной Системы не выровнены с плоскостью галактики.

Такова статистика по звёздам в нашей Галактике. Существует множество деталей, нюансов и подвохов, которые мы проигнорируем – таких, как изменение плотности в зависимости от того, находимся ли мы в спиральном рукаве или нет; тот факт, что ближе к центру располагается больше звёзд, чем ближе к краю (а наше Солнце находится на полпути к краю); наклон орбит Солнечной Системы по отношению к галактическому диску; небольшие изменения, зависящие от того, находимся ли мы в середине галактической плоскости, или нет… Но мы можем проигнорировать их потому, что только использование перечисленных выше величин позволяет нам подсчитать, как часто звёзды Галактики подходят на определённое расстояние к нашему Солнцу, и, следовательно, как часто можно ожидать близких встреч или различных столкновений.

Расстояния между Солнцем и многими ближайшими звёздами приведены точно, но каждая звезда – даже крупнейшие из них – в масштабе занимала бы меньше чем одну миллионную долю пикселя в диаметре.

Подсчитываем мы эту величину очень просто – мы считаем плотность звёзд, интересующее нас поперечное сечение (определяемое тем, насколько близко вы хотите, чтобы звезда подошла к нашей), и скорость, с которой звёзды движутся относительно друг друга, а затем перемножаем всё это, чтобы получить количество столкновений в единицу времени. Этот метод подсчёта количества столкновений подходит для всего, от физики частиц до физики конденсированного состояния (для экспертов – это, по сути, модель Друде), и точно так же применима к астрофизике. Если мы предположим, что в Млечном Пути 200 млрд звёзд, что звёзды равномерно распределены по диску (проигнорировав балдж), и что относительно друг друга звёзды движутся со скоростью 20 км/с, то, построив график зависимости количества взаимодействий от расстояния до Солнца, получим следующее:

График, показывающий, как часто звёзды Млечного Пути будут проходить на определённом расстоянии от Солнца. График логарифмический по обеим осям, по оси y отложено расстояние, а по оси x — типичное ожидание этого события в годах.

Он говорит о том, что в среднем, за всю историю Вселенной можно ожидать, что ближайшее расстояние, на которое подойдёт к Солнцу другая звезда, будет составлять 500 а.е., или примерно в десять раз дальше, чем расстояние от Солнца до Плутона. Он также говорит о том, что раз в миллиард лет можно ожидать, что звезда подойдёт к нам на расстояние в 1500 а.е., что близко к краю рассеянного пояса Койпера. И более часто, примерно раз в 300 000 лет, звезда будет проходить на расстоянии порядка светового года от нас.

Логарифмическое представление Солнечной системы, простирающееся до ближайших звёзд, показывает, насколько далеко распространяются пояс Койпера и облака Оорта.

Это определённо хорошо для долгосрочной стабильности планет в нашей Солнечной системе. Из этого следует, что за 4,5 млрд лет существования нашей Солнечной системы шансы на то, что звезда подойдёт к любой из наших планет на расстояние, равное расстоянию от Солнца до Плутона, равны примерно 1 к 10 000; шансы на то, что звезда подойдёт к Солнцу на расстояние, равное расстоянию от Солнца до Земли (что очень сильно нарушило бы орбиту и привело бы к выбросу из системы) меньше, чем 1 к 1 000 000 000. Это значит, что вероятность прохода мимо нас иной звезды из галактики, которая сможет причинить нам серьёзные неудобства, ужасно низка. В космическую лотерею мы не проиграем – очень маловероятно что, раз уж пока ничего не случилось, что-то случится в обозримом будущем.

Орбиты внутренних и внешних планет, подчиняющиеся законам Кеплера. Шансы на то, что звезда пройдёт на каком-то небольшом расстоянии от нас, и даже на расстоянии, сравнимом с расстоянием до Плутона, чрезвычайно малы.

Но случаев прохода звезды через облако Оорта (расположенное в 1,9 световых годах от Солнца), в результате чего были нарушены орбиты огромного количества ледяных тел, за это время должно было накопиться порядка 40 000. При таком проходе звезды через Солнечную систему происходит много интересного, поскольку тут сходятся два фактора:

Объекты облака Оорта очень слабо связаны с Солнечной системой, поэтому даже совсем небольшой гравитационный толчок может значительно изменить их орбиту.

Звёзды очень массивны, поэтому даже если звезда пройдёт на расстоянии от объекта, равном расстоянию от него до Солнца, она сможет пнуть его достаточно сильно для того, чтобы его орбита изменилась.

Из этого следует, что каждый раз, когда мы близко встречаемся с проходящей звездой, увеличиваются риски того, что в течение, допустим, нескольких миллионов лет после этого мы можем столкнуться с объектом из облака Оорта.

В поясе Койпера находится величайшее количество объектов из всех, содержащихся в Солнечной системе, но облако Оорта, расположенное дальше и более тусклое, содержит не только больше объектов – оно ещё и больше подвержено возмущениям от проходящей мимо массы, такой, как другая звезда. Все объекты пояса Койпера и облака Оорта двигаются с чрезвычайно малыми скоростями относительно Солнца.

Иначе говоря, мы не увидим результатов воздействия проходящей звезды на ледяные кометоподобные тела, которые, возможно, попадут внутрь Солнечной системы, до тех пор, пока ещё порядка 20 очередных звёзд не пройдут достаточно близко от нашей! А это проблема, поскольку последняя звёздная система, звезда Шольца (прошедшая мимо 70 000 лет назад) уже находится в 20 световых годах от нас. Однако, из этого анализа можно сделать и оптимистичный вывод: чем лучше будет наша карта звёзд и их движения, располагающихся от нас в 500 световых годах, тем лучше мы сможем предсказать, где и когда появятся неконтролируемые объекты облака Оорта. И если нас волнует защита планеты от объектов, закидываемых внутрь нашей системы проходящими мимо звёздами, то приобретение таких знаний являются очевидным следующим шагом.

WISEPC J045853.90+643451.9, зелёная точка – первый сверххолодный коричневый карлик, открытый космическим телескопом Wide-Field Infrared Survey Explorer, или WISE (Широкоугольный инфракрасный обзорный исследователь). Эта звезда расположена в 20 световых годах от нас. Чтобы изучить всё небо и найти все звёзды, которые могли проходить поблизости от Солнца и принести штормы в облако Оорта, потребуется заглянуть на 500 световых лет.

А для этого понадобится построить широкоугольные телескопы, способные видеть тусклые звёзды на огромных расстояниях. Миссия WISE стала прототипом такой техники, но расстояние, на которых она способна видеть самые тусклые звёзды, то есть, звёзды наиболее распространённого типа, сильно ограничено её размером и временем наблюдения. Инфракрасный космический телескоп, обозревающий весь небосвод, мог бы разметить наше окружение, рассказать о том, что может прийти к нам, за какое время, с каких направлений, и какие звёзды вызвали возмущения среди объектов облака Оорта. Гравитационные взаимодействия происходят постоянно, даже несмотря на огромные расстояния между звёздами в пространстве; облако Оорта огромно, и у нас есть очень много времени на то, чтобы объекты оттуда пролетали мимо нас и как-то на нас влияли. За достаточно большое время произойдёт всё, что вы можете себе представить.

"Земля - колыбель человечества, но нельзя вечно оставаться в колыбели" © Константин Циолковский

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    По новым данным, у темной материи, предположительно, может быть электрический заряд

    Темная материя — или по крайней мере какая-то ее часть — может обладать очень слабой электрической силой примерно в миллионную долю заряда электрона. Об этом свидетельствуют данные EDGES (Experiment to Detect the Global Epoch of Reionisation Signature, или «Эксперимент по нахождению следов глобальной эпохи реионизации»). И хотя эти данные спорны, возмож...
    -->
    4607

    «Роскосмос» обеднеет на 150 миллиардов рублей.

    Федеральную космическую программу России сократят в ближайшие три года на 150 миллиардов рублей из-за недофинансирования. Об этом сообщает РИА Новости со ссылкой на источник в ракетно-космической отрасли. Программу на 2016-2025 годы утвердили в марте 2016-го. Объем ее финансирования был определен в 1,4 триллиона рублей. В 2014 году, когда программа толь...
    -->
    4083

    Краткая история квантовых альтернатив!

    «Копенгагенская» квантовая механика говорит, что реальность не существует, пока она не измерена, поэтому многие продолжают искать альтернативы этой интерпретации. В 1915 году Альберт Эйнштейн с помощью своих друзей разработал теорию гравитации, перевернувшую всё то, что мы считали самим фундаментом физической реальности. Мысль о том, что населяемое нами ...
    -->
    58182

    Три значения самого знаменитого уравнения Эйнштейна

    Эйнштейн выводит СТО перед аудиторией; 1934. Сотни лет в физике присутствовал непреложный закон, в котором никогда не сомневались: в любой реакции, происходящей во Вселенной, сохраняется масса. Неважно, какие ингредиенты использовать, какая реакция произошла, и что получилось – сумма того, с чего вы начинали, и сумма того, с чем вы оказывались, будут ...
    -->
    10746

    День космонавтики

    12 апреля 1961 года свершилось одно из тех событий, которые принято называть перевернувшими мир. В этот весенний день впервые в истории космический корабль, находящийся под управлением человека, покинул планету. Первым легендарным космонавтом стал гражданин СССР Юрий Гагарин. Премьерное путешествие в космос длилось менее двух часов. За это время никому не известный ра...
    -->
    4225

    Искусственный интеллект предскажет вспышки сифилиса по Google и Twitter

    Американские исследователи создают алгоритмы, способные оценивать вероятность вспышки сифилиса на определенной территории, используя данные поисковых запросов и посты в Twitter.Специалисты Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) совместно с учеными из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе работают над алгоритмами, которые смогут ...
    -->
    2788

    Магнетар проснулся!

    Недостроенный радиотелескоп открывает магнетар, проснувшийся после трехлетней спячки.Иногда случайное выравнивание магнитных полюсов нейтронной звезды приводит к тому, что телескопы улавливают всплески электромагнитных волн – кажущиеся пульсации, вызванные ее вращением.Тестовые наблюдения на строящемся в Южной Африке радиотелескопе «MeepKAT» позволили запечатлеть редк...
    -->
    4239

    В России началась работа над очередным этапом проекта «Венера-Д»

    На днях стало известно, что НПО имени Лавочкина начало работу над дизайном космического аппарата «Венера-Д», который будет использоваться для изучения соседки Земли. Работа над проектом ведется совместно силами России и США. «Международными партнерами создана Совместная российско-американская рабочая научная группа (Joint Science Definition Team) по исс...
    -->
    5811

    Илон Маск вновь заявил об опасности ИИ

    Знаменитый канадско-американский предприниматель вновь заявил об опасности, исходящей от искусственного интеллекта. На этот раз Маск сделал акцент на вероятности появления «бессмертного диктатора».Илон Маск в очередной раз рассказал об опасности, которую несет в себе развитие ИИ. Теперь предприниматель заявил о возможности появления «вечной» диктатуры. «Человек, будуч...
    -->
    2596

    Параллакс - это что такое?

    Космос - одно из самых загадочных понятий в мире. Если ночью посмотреть на небо, можно увидеть несметное количество звёзд. Да, наверное, каждый из нас слышал, что во Вселенной больше звёзд, чем песчинок в Сахаре. И учёные с древних времён тянулись к ночному небу, стараясь разгадать загадки, скрывающиеся за этой чёрной пустотой. Начиная с древних времён они совершенств...
    -->
    7684

    Самые далекие звезды Млечного Пути

    Млечный путь - город, в котором находится наш дом. Большой и увлекательный остров в обширном пространстве космоса. Текущие исследования показывают, что размеры нашего звездного города примерно 100 000 световых лет в диаметре, с населением от 100 до 400 миллиардов звезд (точного количества мы еще не знаем). Существует так же "Галактическое Гало", которое простирается п...
    -->
    2817

    Загадочные белые карлики

    Белые карлики – звезды, имеющие большую массу (порядка солнечной) и малый радиус (радиус Земли), что менее предела Чандрасекара для выбранной массы, являющиеся продуктом эволюции красных гигантов. Процесс производства термоядерной энергии в них прекращен, что приводит к особым свойствам этих звезд. Согласно различным оценкам, в нашей Галактике их количество составляет...
    -->
    8186

    Есть ли жизнь в облаках Венеры?

    На Земле живые микроорганизмы были обнаружены на высотах до 41 километра, кроме этого существует постоянно растущий каталог микробов, которые обитают в невероятно суровых условиях на нашей планете.Возможность присутствия жизни в облаках Венеры впервые предложена в 1967 году биофизиком Гарольдом Моровицем и знаменитым астрономом Карлом Саганом.Серия космических зондов,...
    -->
    3624

    Законы марсианских колоний — какими они будут?

    Пассажиры корабля «Мэйфлауэр», прибывшего к берегам Нового Света в 1620 году, были первыми переселенцами, основавшими постоянную колонию в Северной Америке. Спустя почти 400 лет Илон Маск презентует проект нового «Мейфлауэра», пассажиры которого должны основать колонию уже на Красной планете.Какие законы для Марса есть уже сейчас?С того момента, как земляне «дотянулис...
    -->
    4223

    Знаменитая звезда Табби вновь напомнила о себе!

    Тайна мерцаний звезды KIC 8462852 остается нераскрытой, и пока неясно, как новый эпизод впишется в модели, ранее предложенные астрономами.Самая знаменитая странная звезда в нашей Галактике опять преподносит сюрпризы. В пятницу, 16 марта 2018 года, звезда KIC 8462852 снова ненадолго потускнела, но на этот раз на 4 процента, что стало рекордным значением с момента после...
    -->
    2989

    Пояс Койпера

    Пояс Койпера (иногда также называемый пояс Эджворта — Койпера) — область Солнечной системы от орбиты Нептуна (30 а. е. от Солнца) до расстояния около 55 а. е. от Солнца. Хотя пояс Койпера похож на пояс астероидов, он примерно в 20 раз шире и в 20—200 раз массивнее последнего. Как и пояс астероидов, он состоит в основном из малых тел, то есть материала, оставшегося пос...
    -->
    5142

    Облако Оорта

    Еще в далёком 1950 году астрофизик из Голландии Ян Оорт высказал мнение, что все кометы образуются в одном месте, некоем облаке, окружающем внутреннее пространство нашей Солнечной системы. Данное место именуется учеными «облако Оорта». Немного предыстории для понимания сути Расстояние до облака Оорта по сравнению с остальной частью Солнечно...
    -->
    9611

    Теория инфлатонов: можно ли создать новую Вселенную

    — Я вас не совсем понимаю, — произнес Инженер. — Вы говорите об искусственной Вселенной. Вы можете ее сделать? Замкнуть пространство и время вокруг конкретной массы? Неужели вы не шутите? Это же очень сложно (Клиффорд Саймак, «Космические инженеры»). Быть может, мы сейчас ломаем голову над значением фундаментальных физических постоянных и их соотношением...
    -->
    1890

    Что такое Квазар?

    Квазар (англ. quasar – сокращение от QUASi stellAR radio source – «квазизвёздный радиоисточник») – класс объектов вселенной, которые отличаются достаточно высокой светимостью и таким малым угловым размером, что на протяжении нескольких лет после обнаружения их не получалось отличить от «точечных источников» – звёзд.Квазары являются весьма удивительными и загадочными в...
    -->
    6359

    Была ли Земля когда-то полностью уничтожена?

    В давнюю космическую эпоху Земля могла пережить еще более драматическое столкновение, чем считалось до сих пор – она могла быть полностью разрушена. Согласно новой теории, протопланета Тейя размером с Марс с такой силой столкнулась с нашей Землей, что обе превратились в пылающее облако обломков. И уже из этого облака позднее образовалась сначала Луна, а затем уже и но...
    -->
    5427
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика