埃文·高夫，《今日宇宙》 艺术家对类太阳恒星和红巨星结构的印象，不按比例
信用:ESO 消费与解体
下一次，如果你想成为派对的主角——也就是说，如果你和一些很酷的书呆子在一起——就把这句话放到对话中
当他们疑惑地看着你时，就说这是太阳系的最终命运
然后调整领带，再喝一口苦艾酒
对于必然会跟随你的解释的一连串激动人心的后续问题，你可以进一步解释太阳本身和银河系将是罪魁祸首
然后你可以提到一项新的研究
这项研究的题目是“大不平等和太阳系外的动力解体”
“第一作者是乔恩·津克，加州大学洛杉矶分校天文学和天体物理学系的研究生
这篇论文发表在《天文学杂志》上
人类一直对太阳系的最终命运感到好奇
在他们论文的引言中，作者写道，“理解太阳系的长期动力稳定性是天体物理学最古老的追求之一，追溯到牛顿本人，他推测行星之间的相互作用最终会导致系统不稳定
“但他无法解释自己，因为微扰理论还不存在
随着太阳的演变，它将成为一颗红巨星，不断增大，直到吞没了内行星
信用:罗恩·凯利 牛顿至少部分是对的
但是，确定像我们太阳系这样复杂系统的未来并不是一件容易的事情，尤其是因为它涉及到对需要数十亿年才能展现的事件的一些科学预测
在这项新的研究中，作者进行了一系列所谓的“N体模拟”
它们是天文学和天体物理学中的常用工具
n体模拟是对相互作用粒子的动态系统的模拟，尽管在这种情况下，粒子是行星和太阳本身
几十亿年后，太阳——太阳系的关键——将发生巨大变化
其核心的氢聚变将逐渐减弱，太阳将离开主序列
它会膨胀成一个红巨星，包裹着水星、金星，可能还有地球
(火星的生存是不确定的，但是由于它的质量如此之低，它生存与否不会对大型外行星产生太大影响
" 你可能会问，“一旦地球消失，谁在乎接下来会发生什么？为什么要为这些模拟费心呢？”嗯，也许那时人类已经迁移到太阳系更远的地方了
但是不管我们有没有，我们仍然被驱使去了解太阳系的命运
所以，当太阳膨胀成红巨星时，它也会开始失去质量
事实上，在未来70亿年左右，它可能会失去一半的质量
质量的损失，锚定了太阳系的行星和其他天体的轨道，将是极其破坏性的
该图显示了在作者的10次模拟中，每个外行星是何时从太阳系中弹出的(用不同的颜色表示)
信用:Zink等人
2020 太阳的膨胀很可能意味着内部岩石行星的游戏结束
但是对于任何人类或他们遥远的、无法辨认的、依附在欧罗巴海洋或其他地方的后代来说，游戏也将结束
如果没有太阳的质量来锚定它们，太阳系的外行星将会脱离
就像一个贵族在喝五天苦艾酒，他们的轨道行为会变得不可预测，不稳定
它们会漂得更远，飘向太空
到目前为止，这还不是新知识
作者写道:“由于太阳质量损失——预计将移除大约一半的恒星质量——巨大行星的轨道扩大了。”
但是津克和他的同事想知道这之后会发生什么
根据他们的工作，一些行星将会有另一个相对稳定的时期
“这个绝热过程保持了轨道周期比，但行星之间的相互作用和平均运动共振的宽度增加了，导致木星和土星的捕获进入稳定的5:2共振构型
" 但是这些扩大的轨道，连同其他特征，使得这种情况无法维持
作者写道，新的配置缺乏太阳质量的锚定效应，容易受到“…恒星飞越相互作用的扰动”
在他们模拟的这一点上，我们无法辨认的太阳现在是白矮星
这张木星的最新图像是由美国国家航空航天局/欧空局哈勃太空望远镜于2020年8月25日拍摄的，拍摄时木星距离地球6.53亿公里
如果这项新研究是正确的，木星可能是太阳系的最后一颗行星
学分:美国航天局，欧空局，A
西蒙(戈达德太空飞行中心)和M
H
王(加州大学伯克利分校)和澳普团队
“因此，在大约30 Gyr内，恒星的相遇将行星扰动到5:2共振的混沌子域上，引发大规模的不稳定，最终导致在随后的10 Gyr内，除了一颗行星外，所有行星都被喷出
" 哪个星球会抵制驱逐？很可能是木星，我们太阳系中最大的行星
根据这项研究，如果没有同伴，木星会再停留50周
只有当一次恒星飞越最终将它打包时，它才会被移除
“由于没有额外的行星，幸存的行星缺乏获得正能量的直接机制
唯一剩下的能量交换来源是通过与路过的恒星的相互作用，”作者在论文中写道
他们计算出一颗恒星大约每2000万年经过一次
作为最后一颗站立的行星，木星的轨道偏心率将变得更高
“因此，不稳定后气体巨行星的预计喷射时间缩短了大约两倍(与不稳定开始前的行星轨道相比)
因此孤独的老木星将更容易被任何路过的恒星弹射出去
如果你设想在合适的情况下发生一次飞越事件来弹射木星，那可能不太对
更像是“千刀万剐”
" 这项研究的数据显示，随着时间的推移，由于恒星的反复飞越，偏心率和半长轴缓慢上升，最后一次飞越事件将最后一颗行星从太阳系中逐出
信用:Zink等，2020 “由于飞越相遇很少发生(每23迈就进入一次10，000 au的球体)，并且大多数相互作用对剩余的行星会有小的动力学影响，所以原则上弹射过程可以稳定发生……”津克和他的合著者写道
或许不是
“另一方面，如果有足够的时间，极近距离的相遇也有可能独立地解放最后一颗行星
因此，移除最终行星的潜在机制代表了这两个过程之间的竞争
" 这并不容易模拟，尤其是因为这将在几十亿年后发生
作者恰当地提出了一个问题:“换句话说，最后一颗行星会被一个大事件或许多小的能量交换驱逐出去吗？” 然而，作者提出了一些警告
一个是关于他们运行的模拟数量:10
他们承认，他们的研究没有确凿的统计证据，但每个模拟都产生相似结果的事实仍然很重要
他们写道:“在我们所有的10次模拟中，在太阳质量损失结束后的1012年内，这四个气体巨行星从太阳系中被喷射出来。”
另一个警告是关于飞过的恒星
他们模拟了单个恒星的飞越，但是大约一半的恒星是成对的
研究小组从他们的模拟中排除了这些遭遇，算是吧
但他们仍然解释了它们，承认二进制飞越可能比单独飞越更具破坏性
“通过选择排除这些双星相遇，我们对未来太阳系的寿命做出了保守的估计
换句话说，包含二进制飞越的效果会进一步缩短预期寿命
" 在他们论文的开始，作者建议对他们自己的结果保持谨慎
“不幸的是，”他们写道，“即使是最精确的N体模拟也只能对太阳系的演化做出有时间限制的预测
由于行星轨道的混沌性质，在足够长的时间尺度上确定性预测是不可能的
" 当然，在这些非常长的时间尺度内，银河系本身会发生很大的变化
这将如何影响太阳系的未来？ 随着太阳系或其剩余部分在银河系中迁移，前景可能会发生变化
“在这项研究中考虑的时间尺度内，太阳系可能会经历穿过银河系的径向迁移，遇到不同恒星密度和速度色散的区域
“但这几乎不可能建模
会向外迁移还是向内迁移？没有人确定，也没有人确定这是否意味着残余系统将会遇到更少或更多的恒星
但是遭遇率可能会变化三倍
银河系也有望在几十亿年后与仙女座星系碰撞或合并
但同样，在单个太阳系的颗粒水平上建模并不容易
“这些变化将影响恒星相遇的速率和速度，但是准确估计这些变化仍然是困难的，并且超出了目前工作的范围
" 一位艺术家展示了仙女座星系和银河系，这是本地组中两个最大的星系，正处于碰撞过程中
信用:NASA 无论如何，没有理由一边喝完一瓶苦艾酒，一边紧张地看着天空
人类不太可能见证这一切
如果99是真的
所有曾经存在的物种中有9%已经灭绝，我们没有太大的胜算
但是围绕太阳系命运的问题仍然令人着迷
最终，以前的行星伙伴将会像流氓行星一样分散并在太空中漂移
如果任何其他自作聪明的物种发现了它们，它们将对它们的起源一无所知，也无法知道某个星球上的某个原始人类物种对它们最终的命运有什么疑问
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