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Nov. 30 2023

如果地球附近有流浪恆星經過會發生什麼事?

  • 如果地球附近有流浪恆星經過會發生什麼事?

    如果地球附近有流浪恆星經過會發生什麼事?

  • 圖片中每一個小點都代表一次模擬結果,小點的顏色則代表行星存活數量,小點的大小則代表經過的恆星質量,其中AMD的變量很大程度左右了太陽系的演變途徑,越高的AMD值顯示太陽系被摧毀的程度越誇張。(圖片取自該論文)。

    圖片中每一個小點都代表一次模擬結果,小點的顏色則代表行星存活數量,小點的大小則代表經過的恆星質量,其中AMD的變量很大程度左右了太陽系的演變途徑,越高的AMD值顯示太陽系被摧毀的程度越誇張。(圖片取自該論文)。

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太陽的光度在持續增加,地球將在大約10億年後離開太陽的適居帶範圍,在這段期間內,地球軌道透過太陽系內動力學變化的機會微乎其微。然而,每10億年大約有1%的機會,一個恆星會在距離太陽100天文單位內通過,這種流浪恆星的存在會使太陽系內產生新的引力支配行為,進而可能改變八大行星的命運。

目前所有流浪恆星都不會接近地球(至少我們目前已知的範圍是如此),以統計的角度來看,在當前的銀河系內,每100億年才會發生一次對太陽系內行星軌道產生強烈影響的機制,雖然機率很小,但這的確有可能發生。

研究團隊透過N體模擬來評估行星受鄰近恆星影響的演化途徑,從八大行星開始額外添加了一顆與太陽質量相當的流浪恆星,並以不同的速度軌跡進入,共進行了1萬2000次模擬試驗,在這些模擬中,「如果一顆流浪恆星在100天文單位內通過太陽,八大行星全數存活的機率超過95%」

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圖片中每一個小點都代表一次模擬結果,小點的顏色則代表行星存活數量,小點的大小則代表經過的恆星質量,其中AMD的變量很大程度左右了太陽系的演變途徑,越高的AMD值顯示太陽系被摧毀的程度越誇張。(圖片取自該論文)。

圖片中每一個小點都代表一次模擬結果,小點的顏色則代表行星存活數量,小點的大小則代表經過的恆星質量,其中AMD的變量很大程度左右了太陽系的演變途徑,越高的AMD值顯示太陽系被摧毀的程度越誇張。(圖片取自該論文)。

研究論文中設計了一項「飛掠後的角動量缺失」(angular momentum deficit, AMD)指標,該指標用於展示行星系統軌道及長期穩定性的發展,因此AMD的數值在很大程度上會決定演化結果,在模擬產生的多樣結果裡中,機率最高的是水、金星撞擊太陽(2.54%),這並不意外,他們作為最輕質且最靠內的行星,被擾動的風險當然最大,天王星及海王星被彈出的機率各占1.06%及0.81%,這也不奇怪,因為天王、海王離太陽較遠,受太陽引力牽制的影響最弱。

而對於地球來說,有0.48%的機率撞擊其它行星、0.24%的機率撞擊太陽、還有一種機會是被放逐到歐特雲,或是被外來的恆星捕獲,其中這個被外來恆星捕獲的結果中,除了木星跟地球以外的行星都撞向太陽了。

儘管存在許多潛在的演化多樣性,但文末的結論是,太陽系目前的情況極有可能不會改變,目前該文已提交至《皇家天文學會月報》(Monthly Notices of the Royal Astronomical Society),並且可在論文預印本網站arXiv上下載。

 

 

資料來源:Universe Today

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

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