A csillagokat a gravitáció köti a galaxisukhoz, és az őket körülvevő égitestekkel összhangban mozognak. Néha azonban valami elszakítja ezt a láthatatlan köteléket. Ha például egy csillag túl közel kerül egy szupernagy tömegű fekete lyukhoz, az kipenderítheti a helyéről, és kósza csillagként bolyonghat tovább.

Vajon mi történne a Földdel, ha egy betolakodó csillag túl közel kerülne hozzá? Nem túl valószínű, hogy ez bekövetkezik, de megvan rá az esély.

Néhány milliárd évnyi fejlődést követően a Naprendszer megbízhatóvá, kiszámíthatóvá vált. A bolygók töretlenül haladnak útjukon, miközben a Nap makacsul ragaszkodik saját, központi helyéhez.

Ha egy másik csillag túl közel merészkedne hozzánk, a Naprendszer mozgását irányító láthatatlan gravitációs kötelékek megnyúlnának vagy elszakadnának. A Föld egy apró bolygó, amely a Nap tömegének csupán három milliomod részével bír. Bolygónk a Nap kénye-kedvének és erőteljes gravitációjának kitéve éli életét. Ha egy másik csillag megzavarná ezt a rendszert, a Föld teljes mértékben ki lenne szolgáltatva az új gravitációs hatásoknak.

Egy nemrég megjelent tanulmány azt vizsgálja, hogy mi történne, ha egy kósza csillag a Naptól 100 csillagászati egységen belülre tévedne. A cikk a tekintélyes Monthly Notices of the Royal Astronomical Society lapban fog megjelenni, online az arXiv preprint portálon érhető el.

Illusztráció egy kósza fehér törpéről. (Robert Lea)

A Naprendszer nem lesz mindig ilyen kiszámítható. A Nap fejlődik, és a következő egymilliárd évben még fényesebbé fog válni. A Föld rettenetesen közel van a lakhatósági zóna belső határához. Ha csak egy kicsit is közelebb kerülnénk a Naphoz, az a törékeny egyensúly, amely megengedi, hogy bolygónk felszínén a víz folyékony maradjon, felborulna.

A következő egymilliárd évben nagyjából 1 százaléknyi esélyünk van arra, hogy egy kósza csillag meglátogat bennünket. De mi történne akkor a Földdel? Lehet, hogy kiszorulna a lakhatósági zónából?

„A Föld felszínén körülbelül egymilliárd évig maradnak fenn a lakhatósági feltételek.” – írják a kutatók. Legalábbis zárt rendszerben, amilyen most a Naprendszer nagy része. „A bolygók pályájának fejlődését nagyrészt szekuláris és rezonáns perturbációk határozzák meg, így az elhaladó csillagok befolyásolhatják a bolygók pályáját.”

Ha túl közel merészkedik hozzánk egy kósza csillag, akkor a Naprendszer nem lesz többé zárt rendszer.

A száguldó kappa Cassiopeiae egy kósza csillag, ami ragyogó, íves hullámfrontot hoz létre (Spitzer-űrtávcső, NASA/JPL-Caltech).

A kósza csillagok, más néven intergalaktikus vagy hipersebességű csillagok többsége nem merészkedik a Föld közelébe. A kappa Cassiopeiae például 4000 fényévre van tőlünk, és a közelünkbe se jön. A Vanderbilt Egyetem kutatói által 2012-ben felfedezett 675 kósza csillag pedig, amelyeket a Tejútrendszer szupernagy tömegű fekete lyuka mozdított ki a helyéről, szintén nem járt még a Föld közelében.

Az űr még a Tejútrendszeren belül is nagyrészt üres tér, a legtöbb kósza csillag sosem halad el más csillagrendszerek mellett. „Statisztikailag az, hogy egy közelítés 100 csillagászati egységen belül történjen, ami ahhoz kellene, hogy hasson a bolygók pályájára, 100 milliárd év alatt csak egyszer következhet be galaktikus szomszédságunkban.” – magyarázzák a kutatók.

Bár nem valószínű, de azért megtörténhet. Ha a galaxis egészét nézzük, majdnem teljesen bizonyos, hogy valamikor, valahol egy kósza csillag 100 csillagászati egységen belül kerül egy másik csillaghoz. Lehet, hogy ez a csillag a Nap lesz.

A kutatók N-test szimulációkat végeztek, hogy megtudják, milyen következményei lehetnek egy ilyen találkozásnak a Földre nézve. Kezdetnek a Naprendszer nyolc bolygóját és egyetlen kósza csillagot vizsgáltak. A szimulációban a kósza csillagok tömegét a környezetünk csillagainak tömegéhez állították be. Ezt tették a kósza csillagok sebességével is. Különböző sebességű és pályájú csillagokkal végeztek szimulációkat, összesen végül 12 ezret.

„Ha egy csillag 100 csillagászati egységen belül halad el a Naptól, még akkor is nagy az esélye, hogy a Naprendszer mind a nyolc bolygója túléli az eseményt.” – írják a kutatók. Több mint 95% az esélye annak, hogy egyetlen bolygó sem tűnik el.

Főként az égitest elhaladásának következménye, az impulzusmomentum-veszteség határozza meg a továbbiakat. Az impulzusmomentum-veszteség egy bolygórendszer hosszú távú stabilitásának mércéje. Definíció szerint ez a különbség az alábbiak között: impulzusmomentum egy idealizált rendszerben, amelyben a valós rendszer bolygói ugyanazon a félnagytengelyen, a csillag körüli körpályán, síkban keringenek, illetve a valós bolygórendszer impulzusmomentumának mértéke.

De milyen lenne, ha a Naprendszer egyik bolygóját elveszítenénk?

A szimulációk különböző eredményeket hoztak. A Merkúr a legsebezhetőbb, és előfordulhat, hogy elveszítjük, mert belecsapódik a Napba. Más eredmények szerint a Föld összeütközik a Vénusszal, az Uránusz és a Neptunusz kilökődik, vagy esetleg csak a Föld és a Jupiter, illetve csak a Jupiter ússza meg sértetlenül. Elképzelhető egy olyan forgatókönyv is, amelyben mind a nyolc bolygó kilökődik a rendszerből.

A többi forgatókönyv kevésbé drámai. Vagy egyik bolygót sem zavarja meg a közelítés, vagy mind a nyolcat csak kevéssé, esetleg mind a nyolcat erősen megzavarja.

Bár a legtöbb szimulációban mind a nyolc bolygó megmarad, a túlélés sok mindent jelenthet. Még ha benne is maradnak a Naprendszerben, gravitációsan a Naphoz kötve, a pályájuk nagyon megváltozhat. Lehetnek köztük olyanok, amelyek akár az Oort-felhőig is eljutnak.

A kutatók felvázolták a tíz legvalószínűbb olyan forgatókönyvet, amelyekben bolygók esnek áldozatul a háborgatásnak. „Megállapítottuk, melyek azok a leggyakoribb lehetőségek, amelyek elpusztítanak egy-egy bolygót, észben tartva azonban, hogy 95% vagy még nagyobb az esélye annak, hogy egyetlen bolygót se vesztenénk, ha egy csillag 100 csillagászati egységen belül megközelítene bennünket.” – írják.

EseményValószínűségA Merkúr összeütközik a Nappal2,54%A Mars összeütközik a Nappal1,21%A Vénusz egy másik bolygóba csapódik1,17%Az Uránusz kilökődik1,06%A Neptunusz kilökődik0,81%A Merkúr egy másik bolygóba csapódik0.8%A Föld egy másik bolygóba csapódik0,48%A Szaturnusz kilökődik0,32%A Mars egy másik bolygóba csapódik0,27%A Föld összeütközik a Nappal0,24%

Kilökődés tekintetében az Uránuszra és a Neptunuszra vár a legrosszabb sors. Ez nem is meglepő, hiszen ezek vannak legtávolabb a Naptól, így ezek álnak a legkevésbé gravitációjának hatása alatt. Az sem meglepő, hogy a Merkúr csapódhat legnagyobb valószínűséggel a Napba. Ez a legkisebb tömegű bolygó a Naprendszerben, így ezt érheti a legnagyobb hatás egy kósza csillag elhaladásakor.

Igen sokféle sors várhat a Földre. A fenti táblázat alapján bolygónknak 0,48% az esélye arra, hogy egy másik planétával ütközzön. Elképzelhető egy másik lehetőség is, de az sem a legkellemesebb: száműzetés az Oort-felhőbe.

„A Föld hosszútávú túlélése az Oort-felhőben nem garantált.” – szögezik le a kutatók.

Van egy másik egzotikus lehetőség, amit érdemes figyelembe venni: talán a Földet magával ragadja a vendégként érkező csillag. Abban a szimulációban, amely erre az eredményre jutott, egy a Napnál valamivel kisebb tömegű csillag viszonylag kis sebességgel haladt el a Naprendszerhez közel. Egy ilyen látogatás eredményeképpen a ma ismert Naprendszer teljesen elpusztul. A Föld elhagyja a Napot, és megszökik a látogatóval, míg hat másik bolygó a Napba csapódik. Az egyetlen túlélő a Jupiter, ami nem meglepő, hiszen ez a legnagyobb tömegű planéta a Naprendszerben.

A szimulációkat ismertető cikk számos lehetséges végkimenetelről számol be: a Hold a Földbe csapódhat, a kósza csillag befoghatja a Földet és a Holdat, de még az is lehet, hogy az összes bolygó és hold megsemmisül. Annak az esélye azonban, hogy ezek közül bármelyik megtörténik, rendkívül kicsi.

Vajon élhető maradhat a Föld egy ilyen esemény után? Ha megváltozik bolygónk pályája, akkor melegebbé, de hűvösebbé is válhat. A lehetőségeknek ezzel még nincs vége. A Föld magányos, kósza bolygóként több millió évig sodródhat addig, amíg a felszíne át nem fagy. Az is lehet, hogy ha befogja a kósza csillag, akkor az új helyén valamilyen módon továbbra is lakható marad.

Annak esélye, hogy egy csillag 100 csillagászati egységen belül közelítsen meg bennünket, elképesztően kicsi. A szimulációk alapján pedig még ha meg is történik, akkor a legnagyobb valószínűséggel mind a nyolc bolygó túléli a találkozást, bár a pályájuk kissé megváltozik.

„Annak ellenére, hogy sokféle fejlődési út lehetséges, nagy az esély arra, hogy a Naprendszer jelenlegi konfigurációja nem változik meg.” – írják a kutatók.

Forrás: phys.org