قبل 70000 عام ، مر زوج من الأقزام البنية ، المعروف باسم نجم شولز ، على عتبة اشتعال تخليق الهيدروجين في النوى ، عبر سحابة أورت في النظام الشمسي. على عكس النجوم في هذا الرسم التوضيحي ، لم تكن مرئية للعين البشرية.لقد اعتدنا على اعتبار نظامنا الشمسي مكانًا مستقرًا وهادئًا. بالطبع ، من وقت لآخر نتعلم أن الكواكب والأجرام السماوية الأخرى ركلت بعض المذنب أو الكويكب ، ولكن في الغالب يبقى كل شيء ثابتًا. حتى الزائر النجمي النادر لا يتحمل الكثير من المخاطر ، على الأقل ليس لسلامة عالم مثل عالمنا. لكن مجموعتنا الشمسية كلها تتحرك في مدار عبر المجرة ، مما يعني أن لديها مئات المليارات من الفرص للتفاعل الوثيق مع نجم آخر. كم مرة يحدث هذا بالفعل وما هي العواقب المحتملة لذلك؟ يطرح قارئنا السؤال:
ما مدى سوء العواقب إذا مر النجم بالقرب من الشمس؟ ما هو حجمها ومدى قربها لتشكل خطرًا خطيرًا؟ ما مدى احتمالية مثل هذا الحدث؟
تتراوح الاحتمالات من الحوادث الروتينية التي تخرج فيها العديد من كائنات سحابة أورت عن طريقها ، إلى تلك الكارثية - تصادم مع كوكب أو طرده من النظام. دعونا نرى ما يحدث بالفعل.
خريطة كثافة درب التبانة والسماء المحيطة ، والتي تُظهر بوضوح درب التبانة ، وسحب Magellanic الكبيرة والصغيرة ، وإذا نظرت عن كثب ، فإن NGC 104 على يسار السحابة الصغيرة ، NGC 6205 أعلى قليلاً وعلى يسار قلب المجرة ، و NGC 7078 أقل قليلاً. في المجموع ، تحتوي درب التبانة على حوالي 200 مليار نجموفقًا لأفضل تقديراتنا ، تحتوي درب التبانة على 200 إلى 400 مليار نجم. وعلى الرغم من أن النجوم تأتي بأحجام وكتل مختلفة جدًا ، إلا أن معظمها (3 من أصل 4) تتعلق بالأقزام الحمراء: من 8٪ إلى 40٪ من كتلة الشمس. حجم هذه النجوم أصغر من الشمس: في المتوسط ، حوالي 25٪ من قطر الشمس. ونعرف أيضًا عن حجم درب التبانة: يبلغ سمك هذا القرص حوالي 2000 سنة ضوئية وقطره 100000 سنة ضوئية ، مع
انتفاخ مركزي
يبلغ نصف قطره حوالي 5000-8000 سنة ضوئية.
أخيرًا ، فيما يتعلق بالشمس ، يتحرك نجم نموذجي بسرعة 20 كم / ثانية: حوالي 1/10 من السرعة التي تتحرك بها الشمس (وجميع النجوم) في مدار في درب التبانة.
على الرغم من أن الشمس تتحرك في مستوى درب التبانة على مسافة 25000 - 27000 سنة ضوئية من المركز ، إلا أن اتجاهات مدارات الكواكب في النظام الشمسي لا تتماشى مع مستوى المجرة.هذه هي إحصائيات النجوم في مجرتنا. هناك العديد من التفاصيل والفروق الدقيقة والحيل التي سنتجاهلها - مثل تغير في الكثافة اعتمادًا على ما إذا كنا في كم حلزوني أم لا ؛ حقيقة أنه بالقرب من المركز ، هناك عدد من النجوم أكبر من أقرب إلى الحافة (وشمسنا في منتصف الطريق إلى الحافة) ؛ ميل مدارات النظام الشمسي فيما يتعلق بالقرص المجري ؛ تغييرات صغيرة ، اعتمادًا على ما إذا كنا في منتصف مستوى المجرة أم لا ... ولكن يمكننا تجاهلها لأن استخدام القيم المذكورة أعلاه فقط يسمح لنا بحساب عدد المرات التي تقترب فيها نجوم المجرة من مسافة معينة إلى شمسنا ، وبالتالي عدد المرات التي تتوقع فيها لقاءات قريبة أو لقاءات مختلفة.
المسافات بين الشمس والعديد من أقرب النجوم دقيقة ، لكن كل نجم - حتى أكبرها - سيشغل أقل من مليون جزء من البكسل على مقياس.نحن نحسب هذه القيمة بكل بساطة - نحن نعتبر كثافة النجوم والمقطع العرضي الذي يهمنا (يتم تحديده من خلال مدى قربك من النجم) ، والسرعة التي تتحرك بها النجوم بالنسبة لبعضها البعض ، ثم نضرب كل هذا في الحصول على عدد التصادمات لكل وحدة زمنية. هذه الطريقة لحساب عدد التصادمات مناسبة لكل شيء من فيزياء الجسيمات إلى فيزياء المادة المكثفة (بالنسبة للخبراء ، هذا في الواقع ،
نموذج الدرود ) ، وهي قابلة للتطبيق أيضًا على الفيزياء الفلكية. إذا افترضنا أن هناك 200 مليار نجم في مجرة درب التبانة ، وأن النجوم موزعة بالتساوي عبر القرص (تجاهل الانتفاخ) ، وأن النجوم تتحرك بالنسبة لبعضها البعض بسرعة 20 كم / ثانية ، فإن بناء رسم بياني لاعتماد عدد التفاعلات على المسافة إلى الشمس ، نحصل على ما يلي:
رسم بياني يوضح عدد مرات مرور نجوم درب التبانة على مسافة معينة من الشمس. الرسم البياني لوغاريتمي على كلا المحورين ، والمحور y هو المسافة ، والمحور x هو التوقعات النموذجية لهذا الحدث منذ سنوات.يقول أنه في المتوسط ، على مدار تاريخ الكون بأكمله ، يمكن للمرء أن يتوقع أن أقرب مسافة يقترب فيها نجم آخر من الشمس ستكون 500 AU ، أو حوالي عشر مرات أكثر من المسافة من الشمس إلى بلوتو. كما يقول أنه مرة واحدة في مليار سنة ، من المتوقع أن يقترب النجم منا على مسافة 1500 AU ، وهو قريب من حافة
حزام كويبر المشتت. وفي كثير من الأحيان ، مرة واحدة كل 300،000 سنة ، سيمر نجم على مسافة من سنة ضوئية منا.
يوضح التمثيل اللوغاريتمي للنظام الشمسي ، الممتد إلى أقرب النجوم ، مدى امتداد حزام كويبر وسحب أورت.هذا جيد بالتأكيد لاستقرار الكواكب في نظامنا الشمسي على المدى الطويل. ويترتب على ذلك أنه بعد أكثر من 4.5 مليار سنة من وجود نظامنا الشمسي ، فإن فرص اقتراب النجم من أي من كواكبنا على مسافة مساوية للمسافة من الشمس إلى بلوتو تبلغ تقريبًا 1 في 10000 ؛ فرص أن يقترب النجم من الشمس على مسافة مساوية للمسافة من الشمس إلى الأرض (التي من شأنها أن تنتهك المدار بشكل كبير وتؤدي إلى طرد من النظام) هي أقل من 1 في 1،000،000،000. وهذا يعني أن احتمال المرور من لنا نجمة أخرى من المجرة ، والتي يمكن أن تسبب لنا إزعاجًا خطيرًا ، منخفضًا بشكل رهيب. لن نفقد يانصيب الفضاء - من المستبعد جدًا أنه طالما لم يحدث شيء ، سيحدث شيء ما في المستقبل المنظور.
مدارات الكواكب الداخلية والخارجية ، وفقًا لقوانين كبلر. فرص أن يمر النجم على مسافة صغيرة منا ، وحتى على مسافة مماثلة للمسافة إلى بلوتو ، ضئيلة للغاية.ولكن كانت هناك حالات لمرور النجوم عبر سحابة أورت (التي تقع على بعد 1.9 سنة ضوئية من الشمس) ، ونتيجة لذلك تعطلت مدارات عدد كبير من الأجسام الجليدية ، كان ينبغي أن يتراكم حوالي 40،000 خلال هذا الوقت. ومع مرور هذا النجم عبر النظام الشمسي ، تحدث الكثير من الأشياء المثيرة للاهتمام ، حيث يتقارب عاملان هنا:
- ترتبط أجسام سحابة أورت بشكل ضعيف جدًا بالنظام الشمسي ، لذلك حتى دفعة الجاذبية الصغيرة جدًا يمكن أن تغير مدارها بشكل كبير.
- النجوم ضخمة جدًا ، لذلك حتى إذا مر النجم على مسافة من الجسم تساوي المسافة من الشمس إلى الشمس ، فستكون قادرة على ركلها بقوة كافية بحيث يتغير مدارها.
ويترتب على ذلك أنه في كل مرة نلتقي فيها بنجم عابر ، تزداد المخاطر ، على سبيل المثال ، في غضون بضعة ملايين من السنين بعد ذلك ، قد نتصادم مع كائن من سحابة أورت.
يحتوي حزام كويبر على أكبر عدد من الأجسام الموجودة في النظام الشمسي ، لكن سحابة أورت ، الأبعد والأكثر خفة ، لا تحتوي على المزيد من الأشياء فحسب - بل هي أيضًا أكثر عرضة للاضطرابات الناتجة عن كتلة تمر ، مثل نجم آخر. تتحرك جميع أجسام حزام كويبر وسحب أورت بسرعات منخفضة للغاية بالنسبة للشمس.وبعبارة أخرى ، لن نرى نتائج تأثير نجم عابر على أجسام شبيهة بالمذنبات الجليدية ، والتي من المحتمل أن تدخل داخل النظام الشمسي ، حتى يمر نحو 20 نجمًا عاديًا قريبًا من نجومنا! وهذه مشكلة ، لأن نظام النجم الأخير ، نجم Scholz (مرت قبل 70،000 سنة) هو بالفعل 20 سنة ضوئية منا. ومع ذلك ، يمكن أيضًا استخلاص استنتاج متفائل من هذا التحليل: كلما كانت خريطتنا للنجوم وحركاتها أفضل ، تقع على بعد 500 سنة ضوئية ، كان بمقدورنا التنبؤ بمكان وزمان ظهور الكائنات غير الخاضعة للسيطرة على سحابة أورت بشكل أفضل. وإذا كنا مهتمين بحماية الكوكب من الأجسام التي تقذفها النجوم التي تمر داخل نظامنا ، فإن اكتساب هذه المعرفة هو الخطوة التالية الواضحة.
WISEPC J045853.90 + 643451.9 ، النقطة الخضراء هي أول قزم بني شديد البرودة تم اكتشافه بواسطة مستكشف المسح بالأشعة تحت الحمراء واسع المجال ، أو WISE (مستكشف المسح بالأشعة تحت الحمراء ذات الزاوية العريضة). يقع هذا النجم على بعد 20 سنة ضوئية منا. لاستكشاف السماء كلها والعثور على جميع النجوم التي يمكن أن تمر بالقرب من الشمس وجلب العواصف إلى سحابة أورت ، تحتاج إلى النظر إلى 500 سنة ضوئية.ولهذا ، تحتاج إلى بناء مقاريب واسعة الزاوية يمكنها رؤية النجوم الخافتة على مسافات بعيدة. أصبحت مهمة WISE النموذج الأولي لمثل هذه التقنية ، لكن المسافة التي تستطيع من خلالها رؤية النجوم الضعيفة ، أي النجوم من النوع الأكثر شيوعًا ، محدودة جدًا بحجمها ووقت مراقبتها. يمكن لتلسكوب فضائي بالأشعة تحت الحمراء ، يقوم بمسح السماء بأكملها ، أن يميز محيطنا ، ويخبرنا عن ما يمكن أن يأتي إلينا ، وإلى متى ، ومن أي الاتجاهات ، وأي النجوم تسببت في حدوث اضطرابات بين أجسام سحابة أورت. تحدث تفاعلات الجاذبية باستمرار ، حتى على الرغم من المسافات الضخمة بين النجوم في الفضاء. سحابة أورت ضخمة ، ولدينا الكثير من الوقت لكي تحلق الأجسام من هناك وتؤثر علينا بطريقة أو بأخرى. لفترة طويلة ، كل شيء يمكنك تخيله سيحدث.