خورشید در حدود ۸ میلیارد سال آینده سوخت هسته‌ای خود را از دست خواهد داد و وارد مراحل پایانی عمر خود می‌شود. این ستاره ابتدا به یک غول سرخ تبدیل خواهد شد و سپس پس از از دست دادن بخش قابل توجهی از جرم خود، به یک کوتوله سفید کوچک و سردتر تبدیل می‌شود. انتظار می‌رود کوتوله سفید باقی‌مانده تنها کمی بیش از نیمی از جرم کنونی خورشید را در خود داشته باشد.
یک فرض قدیمی درباره مرگ منظومه شمسی
مطالعات پیشین درباره سرنوشت سیارات بیرونی، از جمله مشتری و زحل، عمدتاً بر این فرض استوار بودند که خورشید جرم خود را به‌صورت نسبتاً یکنواخت و تدریجی از دست می‌دهد. بر اساس چنین مدلی، پس از تبدیل خورشید به کوتوله سفید، مدار سیارات بیرونی می‌توانست برای نزدیک به یک کوینتیلیون سال پایدار باقی بماند.
اما پژوهش جدید نشان می‌دهد این فرض ممکن است تصویر دقیقی از آینده منظومه شمسی ارائه نکند.
این مطالعه که توسط پژوهشگرانی از مؤسسه فناوری کالیفرنیا (Caltech) انجام شده و در نشریه Astrophysical Journal Letters منتشر شده است، احتمال می‌دهد خورشید جرم خود را نه صرفاً به شکل یک جریان آرام و مداوم، بلکه در قالب فوران‌ها و پرتاب‌های ناگهانی از دست بدهد.
این فوران‌ها می‌توانند در زمان‌ها و جهت‌های مختلف رخ دهند و هرکدام ضربه گرانشی کوچکی به سیارات وارد کنند. شاید هر رویداد به‌تنهایی تأثیر چشمگیری نداشته باشد، اما در طول زمان، تجمع این تغییرات می‌تواند مدار سیارات بیرونی را به‌شدت ناپایدار کند.
مشتری و زحل ممکن است از منظومه شمسی جدا شوند
بر اساس مدل جدید، همین تغییرات کوچک اما مکرر می‌توانند در نهایت مشتری، زحل و سایر اجرام دوردست را از مدارهای کنونی خود خارج کنند. در چنین شرایطی، سیارات ممکن است وارد مدارهایی بسیار کشیده شوند یا حتی بر اثر برهم‌کنش‌های گرانشی از منظومه شمسی خارج شوند.
بر اساس شبیه‌سازی‌های پژوهشگران، منظومه شمسی پس از تبدیل خورشید به کوتوله سفید ممکن است تنها حدود یک میلیارد سال دوام بیاورد؛ رقمی که در مقایسه با برآورد قبلی نزدیک به یک کوینتیلیون سال، بسیار کوتاه‌تر است.
با این حال، در همه سناریوها حتی این یک میلیارد سال نیز طی نخواهد شد. در حدود ۴۰ درصد از شبیه‌سازی‌های انجام‌شده توسط تیم پژوهشی، سیارات پیش از آنکه خورشید به یک کوتوله سفید کامل تبدیل شود، در مرحله غول سرخ دچار آشفتگی شده یا از منظومه جدا شدند.
بازگشت یک نگرانی قدیمی درباره مشتری و زحل
این یافته یادآور نگرانی قدیمی ایزاک نیوتن درباره پایداری منظومه شمسی است. نیوتن احتمال داده بود که برهم‌کنش‌های گرانشی میان مشتری و زحل در نهایت بتواند تعادل منظومه را برهم بزند. مطالعات بعدی عمدتاً نشان دادند که چنین فروپاشی‌ای در مقیاس زمانی مورد تصور نیوتن رخ نمی‌دهد.
با این حال، پژوهش جدید سناریوی متفاوتی را مطرح می‌کند. مشکل اصلی لزوماً نفوذ تدریجی آشوب گرانشی یا حتی برخورد تصادفی یک ستاره سرگردان با منظومه شمسی نیست؛ بلکه خود خورشید و نحوه از دست دادن جرم آن می‌تواند عامل اصلی بی‌ثباتی در آینده دور باشد.
آیا زمین می‌تواند از مرگ خورشید فرار کند؟
نحوه از دست دادن جرم خورشید در مطالعه‌ای دیگر نیز اهمیت زیادی دارد. اوایل امسال، پژوهشگران دانشگاه KU Leuven بلژیک در مطالعه‌ای که در نشریه Astronomy & Astrophysics منتشر شد، به سناریویی امیدوارکننده‌تر برای زمین پرداختند.
بر اساس این مدل، با کاهش تدریجی جرم خورشید، نیروی گرانش آن نیز کاهش پیدا می‌کند و زمین می‌تواند به‌تدریج به مداری دورتر از خورشید رانده شود. در چنین شرایطی، احتمال دارد زمین از بلعیده شدن توسط خورشید در مرحله غول سرخ جان سالم به در ببرد.
اما مطالعه جدید تصویری متفاوت ارائه می‌کند. در این سناریو، کاهش جرم خورشید می‌تواند ناگهانی‌تر و شدیدتر باشد و همین تغییرات برای بی‌ثبات کردن مدار سیارات بیرونی کافی باشد.
بنابراین، هر دو پژوهش در نهایت به یک پرسش اساسی بازمی‌گردند: خورشید هنگام پیر شدن دقیقاً چگونه جرم خود را از دست خواهد داد؟ اگر این فرآیند آهسته و پیوسته باشد، زمین و سایر سیارات می‌توانند فرصت بیشتری برای سازگار شدن با تغییرات گرانشی داشته باشند؛ اما اگر جرم خورشید در فوران‌های شدید و نامنظم از دست برود، پایداری منظومه می‌تواند بسیار سریع‌تر از انتظار از بین برود.
البته این یافته‌ها هیچ تهدیدی برای انسان‌های امروز ایجاد نمی‌کنند. میلیاردها سال پیش از آنکه خورشید به کوتوله سفید تبدیل شود، این ستاره وارد مرحله غول سرخ خواهد شد. در این مرحله، خورشید به‌شدت منبسط و داغ‌تر خواهد شد و شرایط زمین برای ادامه حیات بسیار پیش از فروپاشی نهایی منظومه شمسی غیرقابل سکونت خواهد شد. حتی این احتمال وجود دارد که زمین در جریان این تحول به‌طور کامل توسط خورشید بلعیده شود.
