به گزارش ایسنا، چندین دهه است که ستاره‌شناسان درباره اینکه آیا سرنوشت زمین به سرنوشت خورشید گره خورده است یا خیر، بحث می‌کنند. هنگامی که ستاره میزبان ما سوخت هیدروژنی خود را که حدود ۵ میلیارد سال به آن نیرو می‌دهد، تمام کند، به یک غول سرخ به اندازه‌ای بزرگ تبدیل می‌شود که عطارد و زهره را می‌بلعد و چندین مطالعه نشان داده‌اند که ممکن است زمین را نیز ببلعد.

با این حال، تحقیقات جدید نشان می‌دهد که سیاره ما شانس بیشتری برای فرار از آن پایان آتشین نسبت به آنچه قبلاً تصور می‌شد، دارد.

محققان با استفاده از مدل‌های به‌روز شده از نحوه تعامل ستاره‌های پیر با سیارات خود دریافتند که نیروهای گرانشی که زمین را به سمت خورشید در حال گسترش می‌کشند، ضعیف‌تر از مدل‌های قدیمی‌تر پیش‌بینی شده هستند. این امر به سیاره ما زمان بیشتری می‌دهد تا به سمت بیرون حرکت کند، زیرا خورشیدِ در حال مرگ، لایه‌های بیرونی خود را به فضا پرتاب می‌کند و به طور بالقوه از بلعیده شدن کامل آن جلوگیری می‌کند.

البته این یافته بقای زمین را تضمین نمی‌کند. در عوض، محققان می‌گویند که این امر بزرگترین عدم قطعیت را از میزان قدرت کشش خورشید در حال گسترش بر روی سیارات به متغیر کم درک شده میزان جرمی که ستاره در مراحل پایانی تکامل خود از دست خواهد داد، تغییر می‌دهد.

مت اسلدورز(Mats Esseldeurs)، نویسنده اصلی این مطالعه از موسسه نجوم KU Leuven در بلژیک در بیانیه‌ای گفت: بزرگترین عدم قطعیت دیگر از محاسبات جزر و مدی ناشی نمی‌شود، بلکه از میزان جرمی است که خورشید در آینده از دست خواهد داد.

وی افزود: مشاهدات ستاره‌های غول‌پیکر خورشیدمانند در حال حاضر به بقای زمین اشاره دارد، اما قبل از اینکه بتوانیم مطمئن باشیم، به مشاهدات بهتری نیاز داریم.

وقتی ستاره‌هایی مانند خورشید، هیدروژن هسته خود را تمام می‌کنند و به غول‌های سرخ عظیم تبدیل می‌شوند، یک کشمکش کیهانی بین نیروهای جزر و مدی در حال گسترش که سیارات را به سمت داخل می‌کشند و از دست دادن وزن ستاره‌ای که آنها را به سمت خارج هل می‌دهد، ایجاد می‌کنند که در نهایت مشخص می‌کند که آیا جهان‌های نزدیک بلعیده می‌شوند یا نجات می‌یابند.

این کشش و جاذبه سیاره‌ای در دو مرحله آشکار می‌شود. با انبساط خورشید، جزر و مدهای گرانشی مانند یک ترمز ظریف عمل می‌کنند، به آرامی انرژی مداری زمین را تخلیه می‌کنند و سیاره را به سمت داخل می‌کشند. در عین حال، ستاره در حال مرگ، مقادیر زیادی گاز را از طریق بادهای قدرتمند ستاره‌ای منتشر می‌کند و در نهایت حدود نیمی از جرم خود را از دست می‌دهد.

طبق گفته ناسا، با سبک‌تر شدن خورشید، نیروی گرانش آن ضعیف می‌شود و سیارات بازمانده را به سمت مدار وسیع‌تری سوق می‌دهد که می‌تواند فاصله آنها از ستاره را دو برابر کند.

اسلدورز می‌گوید: سرنوشت زمین به تعادل ظریف بین این دو اثر بستگی دارد. اگر تعاملات جزر و مدی غالب باشد، زمین در آن فرو می‌رود. اگر از دست دادن جرم غالب باشد، زمین به مدار وسیع‌تری فرار می‌کند.

اسلدورز و تیمش استدلال می‌کنند که مطالعات قبلی عمدتاً به این دلیل به نتایج متفاوتی رسیده‌اند که با این فرآیندهای رقیب به طور متفاوتی برخورد کرده‌اند. تعدادی از این مطالعات به طور کلی تعاملات جزر و مدی را نادیده گرفته‌اند، در حالی که برخی دیگر به نسخه‌های ساده‌شده‌ای که دهه‌ها پیش توسعه یافته بودند و کشش درونی بسیار قوی‌تری را پیش‌بینی می‌کردند، متکی بودند.

این مطالعه جدید به جای تکیه بر فرمول‌های قدیمی‌تر، از محاسبات به‌روز شده نیروهای جزر و مدی بر اساس ساختار داخلی متغیر و دینامیک ستارگان پیر استفاده می‌کند که به گفته تیم تحقیقاتی به آنها اجازه می‌دهد تا اصطکاک جزر و مدی و بادهای ستاره‌ای متغیر را به طور دقیق در نظر بگیرند؛ قبل از اینکه نتایج را در مقابل طیف وسیعی از نرخ‌های احتمالی از دست دادن جرم برای مرحله نهایی غول خورشید آزمایش کنند.

نتایج نشان می‌دهد که حتی با وجود کشش گرانشی ضعیف‌تر به سمت داخل، عطارد و زهره قادر به پیشی گرفتن از خورشید در حال گسترش نیستند و ناگزیر در آن فرو می‌روند، در حالی که زمین و مریخ با خیال راحت از هر دو مرحله غول عبور می‌کنند و سیاره ما را در نهایت در مدار وسیع‌تری به دور بقایای کوتوله سفیدی که خورشید از خود به جا می‌گذارد، قرار می‌دهند.

با این حال، این تصویر به هیچ وجه قطعی نیست. از آنجا که ستاره‌شناسان هنوز نمی‌توانند به طور دقیق مشاهده کنند که ستارگان خورشیدمانند با چه سرعتی در اواخر عمر خود جرم از دست می‌دهند، محققان در مقاله جدید می‌نویسند: سرنوشت نهایی زمین همچنان نامشخص است.

محققان با در نظر گرفتن نرخ‌های از دست دادن جرم در دنیای واقعی از یک ستاره سرخ غول‌پیکر موسوم به L2 Pup که تقریباً ۱۸۳ سال نوری دورتر از ماست و به دلیل جرم مشابهش به عنوان نماینده خورشیدِ آینده ما استفاده شد، تأیید کردند که زمین به اندازه کافی سریع به سمت بیرون حرکت خواهد کرد تا از بلعیده شدن خود جلوگیری کند و کفه ترازو را به سمت بقا بر نابودی سنگین‌تر کند.

برای ما انسان‌ها، این یافته به جای نجات، نوعی آرامش آکادمیک را ارائه می‌دهد. اکثر دانشمندان موافقند که خورشید همزمان با پیر شدن، به طور پیوسته داغ‌تر می‌شود، اقیانوس‌های زمین را می‌جوشاند و سیاره زمین را در حدود یک میلیارد سال، مدت‌ها قبل از شروع انبساط خورشید، کاملاً غیرقابل سکونت می‌کند.

با این حال، حتی اگر انسان‌ها آن زمان روی زمین نباشند تا شاهد آن باشند، ردیابی بقای نهایی زمین، زمینه مهمی را برای چگونگی تکامل سیستم‌های سیاره‌ای با پیر شدن ستارگانشان فراهم می‌کند؛ چارچوبی که محققان می‌گویند با مشاهدات آینده از ستارگان در حال مرگ خورشیدمانند، بیشتر اصلاح خواهد شد.

محققان در این مقاله نوشتند: این امر ما را قادر می‌سازد تا مطالعات جمعیتی در مورد تکامل مداری سیارات در اطراف ستارگان تکامل‌یافته انجام دهیم و به ما کمک می‌کند تا تکامل آینده سیستم زمین-خورشید را محدود کنیم.

این مطالعه در مجله Astronomy & Astrophysics منتشر شده است.

انتهای پیام