Před 70 000 lety prošlo Oortovým mrakem Sluneční soustavy pár hnědých trpaslíků známých jako Scholzova hvězda, která se nacházela právě na vrcholu vodíkové fúze v jejich jádrech. Na rozdíl od hvězd na tomto obrázku nebyly pro lidské oko viditelné.
Jsme zvyklí myslet na naši sluneční soustavu jako na stabilní a mírové místo. Čas od času se samozřejmě dozvíme, že planety a jiná nebeská těla kopl kometu nebo asteroid, ale z velké části zůstává vše konstantní. Ani vzácný mezihvězdný návštěvník nepředstavuje velké riziko, alespoň ne pro celistvost světa, jako je ten náš. Ale celá naše sluneční soustava obíhá kolem galaxie, což znamená, že má stovky miliard šancí na těsnou interakci s jinou hvězdou. Jak často se to skutečně děje a jaké jsou možné důsledky tohoto? Náš čtenář se ptá:
Příležitosti sahají od rutinních incidentů, ve kterých několik objektů v Oortově oblaku zmizí z jejich cesty k katastrofickým střetům s planetou nebo k jejímu vypuštění ze systému. Uvidíme, co se ve skutečnosti děje.
Hustotní mapa Mléčné dráhy a okolní oblohy, která jasně ukazuje Mléčnou dráhu, Velký a Malý Magellanovský mrak, a pokud se podíváte zblízka, NGC 104 nalevo od Small Cloud, NGC 6205 těsně nad a vlevo od galaktického jádra a NGC 7078 těsně pod. Mléčná dráha obsahuje celkem asi 200 miliard hvězd.
Náš nejlepší odhad je, že Mléčná dráha obsahuje 200 až 400 miliard hvězd. A i když hvězdy přicházejí ve velmi různých velikostech a hmotnostech, většina z nich (3 ze 4) jsou červení trpaslíci: od 8% do 40% hmotnosti Slunce. Velikost těchto hvězd je menší než slunce: v průměru asi 25% průměru Slunce. Zhruba také známe velikost Mléčné dráhy: je to disk o tloušťce asi 2000 světelných let a průměru 100 000 světelných let, s centrální boulí s poloměrem 5 000 až 8 000 světelných let.
Konečně, ve vztahu ke Slunci, se typická hvězda pohybuje rychlostí 20 km / s: přibližně 1/10 rychlosti, se kterou Slunce (a všechny hvězdy) obíhají Mléčnou dráhu.
Přestože se Slunce pohybuje v rovině Mléčné dráhy ve vzdálenosti 25 000 až 27 000 světelných let od středu, směry oběžné dráhy planet sluneční soustavy nejsou vyrovnány s rovinou galaxie.
Toto je statistika hvězd v naší Galaxii. Existuje mnoho detailů, nuancí a triků, které budeme ignorovat - například změna hustoty v závislosti na tom, zda jsme ve spirálovém rameni nebo ne; skutečnost, že více hvězd je umístěno blíže ke středu než blíže k okraji (a naše Slunce je napůl k okraji); náklon oběžné dráhy sluneční soustavy ve vztahu k galaktickému disku; malé změny, v závislosti na tom, zda jsme uprostřed galaktické roviny nebo ne … Ale můžeme je ignorovat, protože pouze pomocí výše uvedených veličin nám můžeme spočítat, jak často hvězdy galaxie přicházejí do určité vzdálenosti od našeho Slunce, a proto jak často lze očekávat blízká setkání nebo různé střety.
Propagační video:
Vzdálenosti mezi Sluncem a mnoha blízkými hvězdami jsou přesné, ale každá hvězda - i ta největší - by byla v měřítku menší než jedna miliontina pixelu.
Tuto hodnotu vypočítáváme velmi jednoduše - spočítáme hustotu hvězd, průřez, který nás zajímá (určený tím, jak blízko chcete, aby hvězda přišla k naší), a rychlost, jakou se hvězdy pohybují relativně k sobě, a pak vše vynásobíme získejte počet kolizí za jednotku času. Tento způsob počítání kolizí je vhodný pro všechno od fyziky částic po fyziku kondenzovaných látek (pro odborníky je to v podstatě model Drude) a stejně tak platí pro astrofyziku. Pokud předpokládáme, že v Mléčné dráze existuje 200 miliard hvězd, že hvězdy jsou rovnoměrně rozloženy na disku (ignorujíc boule) a že hvězdy se pohybují vzájemně vůči sobě rychlostí 20 km / s, pak vynesením závislosti počtu interakcí na vzdálenosti od Slunce dostaneme Následující:
Graf ukazující, jak často hvězdy v Mléčné dráze projdou určitou vzdálenost od Slunce. Graf je logaritmický na obou osách, osa y je vzdálenost a osa x - typické očekávání této události v letech.
Říká, že v průměru za celou historii vesmíru lze očekávat, že nejbližší vzdálenost, do které se další hvězda blíží ke Slunci, bude 500 AU, nebo asi desetkrát dále, než je vzdálenost od Slunce k Pluto. Také naznačuje, že jednou za miliardu let se dá očekávat, že se k nám blíží hvězda ve vzdálenosti 1500 AU, což je blízko okraje rozptýleného Kuiperova pásu. A častěji, asi jednou za 300 000 let, od nás hvězda projde ve vzdálenosti řádově světelného roku.
Logaritmické znázornění sluneční soustavy, sahající až k nejbližším hvězdám, ukazuje, jak daleko se Kuiperův pás a Oortovy mraky rozpínají.
To je určitě dobré pro dlouhodobou stabilitu planet v naší sluneční soustavě. Z toho vyplývá, že během 4,5 miliardy let existence naší sluneční soustavy jsou šance, že se hvězda přiblíží na kteroukoli z našich planet ve vzdálenosti rovnající se vzdálenosti od Slunce k Pluto, asi 1 z 10 000; šance, že hvězda se přiblíží ke Slunci ve vzdálenosti rovnající se vzdálenosti od Slunce k Zemi (což by výrazně narušilo oběžné dráhy a vedlo k vypuštění ze systému), je menší než 1 z 1 000 000 000. To znamená, že pravděpodobnost průchodu další hvězda z galaxie, která by nám mohla způsobit vážné potíže, je strašně nízká. V kosmické loterii neztratíme - je velmi nepravděpodobné, že jelikož se zatím nic nestalo, v dohledné budoucnosti se něco stane.
Oběžné dráhy vnitřní a vnější planety dodržují Keplerovy zákony. Šance, že hvězda projde v malé vzdálenosti od nás, a dokonce ve vzdálenosti srovnatelné se vzdáleností od Pluta, jsou extrémně malé.
Ale případy průchodu hvězdy Oortovým oblakem (umístěným 1,9 světelných let od Slunce), v důsledku čehož došlo k porušení orbity obrovského počtu ledových těles, se během této doby mělo nahromadit asi 40 000. S takovým průchodem hvězdy sluneční soustavou bylo mnoho zajímavých, protože zde se sbíhají dva faktory:
Oort cloudové objekty jsou velmi slabě spojeny se sluneční soustavou, takže i malý gravitační tlak může významně změnit jejich oběžnou dráhu.
Hvězdy jsou velmi masivní, takže i když hvězda cestuje ve vzdálenosti od objektu rovnající se vzdálenosti od ní ke Slunci, může ji dostatečně tvrdě kopat, aby se její orbita mohla změnit.
Z toho plyne, že pokaždé, když se přiblížíme k padajícím hvězdám, riziko se zvyšuje, řekněme, o několik milionů let později, můžeme se srazit s objektem z Oortova mraku.
Kuiperův pás obsahuje největší počet objektů ve sluneční soustavě, ale vzdálenější a slabší Oortův oblak nejenže obsahuje více objektů - je také náchylnější k rušení z procházející hmoty, jako je jiná hvězda. Všechny cloudové objekty Kuiper a Oort se pohybují extrémně nízkými rychlostmi vzhledem ke Slunci.
Jinými slovy, neuvidíme výsledky dopadu procházející hvězdy na ledová tělesa podobná kometám, která možná spadnou do sluneční soustavy, dokud asi 20 po sobě jdoucích hvězd neprošlo dostatečně blízko našich! To je problém, protože od posledního hvězdného systému je Scholzova hvězda (která prošla před 70 000 lety) již 20 světelných let. Z této analýzy však lze vyvodit optimistický závěr: čím lepší je naše mapa hvězd a jejich pohybů, která se nachází 500 světelných let od nás, tím lépe můžeme předvídat, kde a kdy se objeví nekontrolované objekty Oortova oblaku. A pokud máme obavy z ochrany planety před objekty vhozenými do našeho systému předáváním hvězd, pak je získání těchto znalostí zřejmým dalším krokem.
WISEPC J045853.90 + 643451.9, zelená tečka je první ultracold hnědý trpaslík objevený průzkumníkem Wide-Field Infrared Survey Explorer, nebo WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer). Tato hvězda se nachází 20 světelných let od nás. Studovat celou oblohu a najít všechny hvězdy, které by mohly projít blízko Slunce a přinést bouře do Oortova oblaku, by se podívalo na 500 světelných let.
To bude vyžadovat budování širokoúhlých dalekohledů schopných vidět slabé hvězdy na velké vzdálenosti. Mise WISE se stala prototypem takové techniky, ale vzdálenost, ve které je schopna vidět nejslabší hvězdy, tj. Hvězdy nejběžnějšího typu, je značně omezena svou velikostí a dobou pozorování. Infračervený kosmický dalekohled, který pozoruje celou oblohu, by mohl označit naše okolí, vyprávět nám o tom, co k nám může přijít, jak dlouho to trvá, z jakých směrů a které hvězdy způsobily rušení mezi objekty Oortova mraku. Gravitační interakce se objevují neustále, i přes obrovské vzdálenosti mezi hvězdami ve vesmíru; Oortův oblak je obrovský a máme velmi dlouhou dobu, než od nás objekty prolétnou a nějak nás ovlivní. Všechno se stane za dostatečně dlouhou dobuco si dokážete představit.
Alexander Kolesnik