Tanya Ethan: Apa yang terjadi ketika sebuah bintang melewati tata surya?

70.000 tahun yang lalu, sepasang katai coklat, yang dikenal sebagai bintang Scholz , yang terletak tepat di ambang penyalaan sintesis hidrogen dalam inti, melewati awan Oort dari tata surya. Berbeda dengan bintang-bintang dalam ilustrasi ini, mereka tidak terlihat oleh mata manusia.

Kita terbiasa menganggap tata surya kita sebagai tempat yang stabil dan tenang. Tentu saja, dari waktu ke waktu kita mengetahui bahwa planet-planet dan benda langit lainnya menendang beberapa komet atau asteroid, tetapi sebagian besar, semuanya tetap konstan. Bahkan pengunjung antarbintang yang langka tidak menanggung banyak risiko, paling tidak untuk integritas dunia seperti kita. Tetapi seluruh tata surya kita bergerak di orbit melalui galaksi, yang berarti memiliki ratusan miliar peluang untuk interaksi yang dekat dengan bintang lain. Seberapa sering hal ini benar-benar terjadi dan apa konsekuensi potensial dari ini? Pembaca kami mengajukan pertanyaan:

Seberapa buruk konsekuensinya jika bintang lewat di dekat matahari? Seberapa besar dan sedekat apa bahaya itu untuk menghadirkan bahaya serius? Seberapa besar kemungkinan kejadian seperti itu?

Kemungkinan berkisar dari insiden rutin di mana beberapa objek dari awan Oort keluar dari jalan mereka, ke yang bencana - tabrakan dengan sebuah planet atau pengusirannya dari sistem. Mari kita lihat apa yang sebenarnya terjadi.


Peta kerapatan Bimasakti dan langit di sekitarnya, yang dengan jelas menunjukkan Bimasakti, Awan Magellan Besar dan Kecil, dan, jika Anda perhatikan lebih dekat, NGC 104 di sebelah kiri Awan Kecil, NGC 6205 sedikit lebih tinggi dan di sebelah kiri inti galaksi, dan NGC 7078 sedikit lebih rendah. Secara total, Bima Sakti berisi sekitar 200 miliar bintang

Menurut perkiraan terbaik kami, Bimasakti mengandung antara 200 hingga 400 miliar bintang. Dan meskipun bintang-bintang memiliki ukuran dan massa yang sangat berbeda, kebanyakan dari mereka (3 dari 4) berhubungan dengan katai merah: dari 8% hingga 40% dari massa Matahari. Ukuran bintang-bintang ini lebih kecil dari matahari: rata-rata, sekitar 25% dari diameter matahari. Dan kita juga tahu tentang ukuran Bimasakti: cakram ini memiliki tebal sekitar 2.000 tahun cahaya dan diameter 100.000 tahun cahaya, dengan tonjolan pusat dengan jari - jari sekitar 5.000-8.000 tahun cahaya.

Akhirnya, sehubungan dengan Matahari, bintang tipikal bergerak pada kecepatan 20 km / dt: sekitar 1/10 dari kecepatan yang digunakan Matahari (dan semua bintang) bergerak dalam orbit di Bima Sakti.


Meskipun Matahari bergerak di bidang Bima Sakti pada jarak 25.000 - 27.000 tahun cahaya dari pusat, arah orbit planet-planet Tata Surya tidak selaras dengan bidang galaksi.

Ini adalah statistik bintang-bintang di galaksi kita. Ada banyak detail, nuansa dan trik yang akan kita abaikan - seperti perubahan kepadatan tergantung pada apakah kita berada di lengan spiral atau tidak; fakta bahwa lebih dekat ke pusat ada lebih banyak bintang daripada lebih dekat ke tepi (dan Matahari kita setengah ke tepi); kecenderungan orbit Tata Surya terkait dengan piringan galaksi; perubahan kecil, tergantung pada apakah kita berada di tengah bidang galaksi atau tidak ... Tapi kita dapat mengabaikannya karena hanya dengan menggunakan nilai yang tercantum di atas memungkinkan kita untuk menghitung seberapa sering bintang-bintang Galaxy mendekati jarak tertentu ke Matahari kita, dan oleh karena itu seberapa sering Anda dapat mengharapkan pertemuan dekat atau berbagai pertemuan.


Jarak antara Matahari dan banyak bintang terdekat akurat, tetapi masing-masing bintang - bahkan yang terbesar - akan menempati kurang dari sepersejuta piksel dengan diameter pada skala.

Kami menghitung nilai ini dengan sangat sederhana - kami mempertimbangkan kerapatan bintang, potongan melintang yang menarik bagi kami (ditentukan oleh seberapa dekat Anda ingin bintang mencapai milik kita), dan kecepatan perpindahan bintang-bintang terhadap satu sama lain, dan kemudian mengalikan semua ini dengan dapatkan jumlah tabrakan per satuan waktu. Metode penghitungan jumlah tumbukan ini cocok untuk semua hal, mulai dari fisika partikel hingga fisika benda terkondensasi (bagi para ahli, ini sebenarnya adalah model Drude ), dan ini juga berlaku untuk astrofisika. Jika kita berasumsi bahwa ada 200 miliar bintang di Bimasakti, bahwa bintang-bintang tersebut terdistribusi secara merata di seluruh cakram (mengabaikan tonjolan), dan bahwa bintang-bintang bergerak relatif satu sama lain pada kecepatan 20 km / s, maka, setelah merencanakan ketergantungan jumlah interaksi pada jarak ke Matahari, kita memperoleh berikut ini:


Grafik yang menunjukkan seberapa sering bintang-bintang di Bima Sakti akan melintas pada jarak tertentu dari Matahari. Grafik adalah logaritmik pada kedua sumbu, sumbu y adalah jarak, dan sumbu x adalah ekspektasi khas acara ini selama bertahun-tahun.

Dia mengatakan bahwa secara rata-rata, sepanjang seluruh sejarah Semesta, seseorang dapat berharap bahwa jarak terdekat bintang yang mendekati Matahari adalah 500 AU, atau sekitar sepuluh kali lebih jauh dari jarak dari Matahari ke Pluto. Dia juga mengatakan bahwa sekali dalam satu miliar tahun dapat diharapkan bahwa bintang akan mendekati kita pada jarak 1500 AU, yang dekat dengan tepi sabuk Kuiper yang tersebar. Dan lebih sering, sekitar sekali setiap 300.000 tahun, sebuah bintang akan berlalu pada jarak dari urutan satu tahun cahaya dari kita.


Representasi logaritmik dari tata surya, memanjang ke bintang terdekat, menunjukkan seberapa jauh sabuk Kuiper dan awan Oort memanjang.

Ini jelas baik untuk stabilitas jangka panjang planet-planet di tata surya kita. Oleh karena itu, setelah lebih dari 4,5 miliar tahun keberadaan tata surya kita, peluang bintang untuk mendekati planet kita pada jarak yang sama dengan jarak dari Matahari ke Pluto adalah sekitar 1 banding 10.000; kemungkinan bahwa bintang akan mendekati Matahari pada jarak yang sama dengan jarak dari Matahari ke Bumi (yang akan sangat melanggar orbit dan menyebabkan ejeksi dari sistem) kurang dari 1 dalam 1.000.000.000. Ini berarti bahwa kemungkinan melewati kita bintang lain dari galaksi, yang dapat menyebabkan ketidaknyamanan yang serius, sangat rendah. Kami tidak akan kehilangan lotere ruang angkasa - sangat kecil kemungkinannya, selama tidak ada yang terjadi, sesuatu akan terjadi di masa mendatang.


Orbit planet-planet dalam dan luar, mematuhi hukum Kepler. Peluang bintang itu untuk menempuh jarak yang sedikit dari kita, dan bahkan pada jarak yang sebanding dengan jarak ke Pluto, sangat kecil.

Tetapi ada beberapa kasus lintasan bintang melalui awan Oort (terletak 1,9 tahun cahaya dari Matahari), akibatnya orbit dari sejumlah besar badan es terganggu, sekitar 40.000 seharusnya terakumulasi selama waktu ini. Dengan lintasan bintang ini melalui tata surya, banyak hal menarik terjadi , karena dua faktor bertemu di sini:

1. Objek-objek dari awan Oort sangat lemah terhubung dengan tata surya, sehingga dorongan gravitasi yang sangat kecil pun dapat secara signifikan mengubah orbitnya.
2. Bintang-bintangnya sangat masif, jadi meskipun bintang itu melintas pada jarak dari objek yang sama dengan jaraknya ke Matahari, ia akan mampu menendangnya cukup kuat sehingga orbitnya berubah.

Karena itu, setiap kali kita bertemu dengan bintang yang lewat, risikonya meningkat, misalnya, dalam beberapa juta tahun setelah itu kita dapat bertabrakan dengan objek dari awan Oort.


Sabuk Kuiper berisi jumlah terbesar objek yang terkandung dalam tata surya, tetapi awan Oort, yang lebih jauh dan lebih redup, tidak hanya berisi lebih banyak objek - ia juga lebih rentan terhadap gangguan dari massa yang lewat, seperti bintang lain. Semua objek sabuk Kuiper dan awan Oort bergerak dengan kecepatan sangat rendah relatif terhadap Matahari.

Dengan kata lain, kita tidak akan melihat hasil dari dampak bintang yang lewat pada tubuh seperti komet es, yang, mungkin, akan masuk ke dalam tata surya, sampai sekitar 20 bintang biasa lewat cukup dekat dengan kita! Dan ini adalah masalah, karena sistem bintang terakhir, bintang Scholz (dilewati 70.000 tahun yang lalu) sudah 20 tahun cahaya dari kita. Namun, kesimpulan optimis juga dapat diambil dari analisis ini: semakin baik peta bintang dan pergerakannya, yang terletak 500 km dari kami, semakin baik kita dapat memprediksi di mana dan kapan objek yang tidak terkontrol dari awan Oort akan muncul. Dan jika kita khawatir tentang melindungi planet ini dari benda-benda yang dilemparkan oleh bintang-bintang yang lewat di dalam sistem kita, maka memperoleh pengetahuan semacam itu adalah langkah jelas berikutnya.


WISEPC J045853.90 + 643451.9, titik hijau adalah katai coklat super dingin pertama yang ditemukan oleh Wide-Field Infrared Survey Explorer, atau WISE (Wide-Angle Infrared Survey Explorer). Bintang ini berjarak 20 tahun cahaya dari kita. Untuk menjelajahi seluruh langit dan menemukan semua bintang yang bisa lewat di dekat Matahari dan membawa badai ke awan Oort, Anda perlu melihat 500 tahun cahaya.

Dan untuk ini, Anda perlu membangun teleskop sudut lebar yang dapat melihat bintang redup pada jarak yang sangat jauh. Misi WISE menjadi prototipe dari teknik semacam itu, tetapi jarak di mana ia dapat melihat bintang-bintang yang paling samar, yaitu bintang-bintang dari tipe yang paling umum, sangat dibatasi oleh ukuran dan waktu pengamatannya. Sebuah teleskop ruang angkasa inframerah, yang mensurvei seluruh langit, dapat menandai sekeliling kita, memberi tahu kita tentang apa yang dapat terjadi pada kita, untuk berapa lama, dari arah mana, dan bintang mana yang menyebabkan gangguan di antara objek-objek awan Oort. Interaksi gravitasi terjadi terus-menerus, walaupun jarak antar bintang sangat besar di ruang angkasa; awan Oort sangat besar, dan kami memiliki banyak waktu untuk benda-benda dari sana terbang melewati kami dan entah bagaimana mempengaruhi kami. Untuk waktu yang cukup lama, semua yang dapat Anda bayangkan akan terjadi.