Pergunte a Ethan: O que acontece quando uma estrela passa pelo sistema solar?

70.000 anos atrás, um par de anãs marrons, conhecido como estrela Scholz , localizado no limiar de ignição da síntese de hidrogênio nos núcleos, passou pela nuvem de Oort do sistema solar. Ao contrário das estrelas nesta ilustração, elas não eram visíveis ao olho humano.

Estamos acostumados a considerar nosso sistema solar como um lugar estável e calmo. É claro que, de tempos em tempos, aprendemos que os planetas e outros corpos celestes chutavam algum cometa ou asteróide, mas, na maior parte, tudo permanece constante. Mesmo um raro visitante interestelar não corre muito risco, pelo menos não pela integridade de um mundo como o nosso. Mas todo o nosso sistema solar está se movendo em órbita pela galáxia, o que significa que ele tem centenas de bilhões de chances de interação íntima com outra estrela. Com que frequência isso realmente acontece e quais são as possíveis consequências disso? Nosso leitor faz a pergunta:

Quão ruins serão as consequências se a estrela passar perto do sol? Quão grande e quão perto deve chegar para representar um perigo sério? Qual a probabilidade de tal evento?

As possibilidades variam de incidentes de rotina nos quais vários objetos da nuvem de Oort se desviam do caminho, até catastróficos - colisões com um planeta ou sua ejeção do sistema. Vamos ver o que realmente acontece.


Um mapa de densidade da Via Láctea e do céu ao redor, que mostra claramente a Via Láctea, as Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães e, se você olhar atentamente, o NGC 104 à esquerda da Nuvem Pequena, o NGC 6205 é um pouco mais alto e à esquerda do núcleo galáctico e o NGC 7078 é um pouco mais baixo. No total, a Via Láctea contém cerca de 200 bilhões de estrelas

De acordo com nossas melhores estimativas, a Via Láctea contém de 200 a 400 bilhões de estrelas. E embora as estrelas possuam tamanhos e massas muito diferentes, a maioria delas (3 em 4) refere-se a anãs vermelhas: de 8% a 40% da massa do Sol. O tamanho dessas estrelas é menor que o sol: em média, cerca de 25% do diâmetro do sol. E também sabemos sobre o tamanho da Via Láctea: esse disco tem cerca de 2.000 anos-luz de espessura e 100.000 anos-luz de diâmetro, com uma protuberância central com um raio de 5.000 a 8.000 anos-luz.

Finalmente, com relação ao Sol, uma estrela típica se move a uma velocidade de 20 km / s: cerca de 1/10 da velocidade com a qual o Sol (e todas as estrelas) se move em órbita na Via Láctea.


Embora o Sol se mova no plano da Via Láctea a uma distância de 25.000 a 27.000 anos-luz do centro, as direções dos planetas do Sistema Solar não estão alinhadas com o plano da galáxia.

Esta é a estatística das estrelas da nossa galáxia. Existem muitos detalhes, nuances e truques que ignoraremos - como uma alteração na densidade, dependendo de estarmos em uma manga espiral ou não; o fato de que mais perto do centro há mais estrelas do que perto da borda (e nosso Sol está a meio caminho da borda); a inclinação das órbitas do Sistema Solar em relação ao disco galáctico; pequenas mudanças, dependendo de estarmos no meio do plano galáctico ou não ... Mas podemos ignorá-las, porque apenas o uso dos valores listados acima nos permite calcular com que freqüência as estrelas da Galáxia se aproximam de uma certa distância do Sol e, portanto, com que frequência você pode esperar encontros próximos ou vários encontros.


As distâncias entre o Sol e muitas das estrelas mais próximas são precisas, mas cada estrela - mesmo a maior delas - ocuparia menos de um milionésimo de pixel de diâmetro em uma escala.

Calculamos esse valor com muita simplicidade - consideramos a densidade das estrelas, a seção transversal de seu interesse (determinada pela distância que você quer que a estrela chegue à nossa) e a velocidade com que as estrelas se movem uma em relação à outra e depois multiplicamos tudo isso para obtenha o número de colisões por unidade de tempo. Esse método de contar o número de colisões é adequado para tudo, desde a física de partículas até a física da matéria condensada (para os especialistas, de fato, esse é o modelo de Drude ), e é igualmente aplicável à astrofísica. Se assumirmos que existem 200 bilhões de estrelas na Via Láctea, que as estrelas estão distribuídas uniformemente pelo disco (ignorando a protuberância) e que as estrelas se movem uma em relação à outra a uma velocidade de 20 km / s, construindo um gráfico da dependência do número de interações na distância ao Sol, obtemos o seguinte:


Um gráfico mostrando com que freqüência as estrelas da Via Láctea passarão a uma certa distância do Sol. O gráfico é logarítmico nos dois eixos, o eixo y é a distância e o eixo x é a expectativa típica desse evento em anos.

Ele diz que, em média, ao longo de toda a história do Universo, pode-se esperar que a distância mais próxima que outra estrela se aproxima do Sol seja de 500 UA, ou cerca de dez vezes mais que a distância do Sol a Plutão. Ele também diz que uma vez em um bilhão de anos, pode-se esperar que a estrela se aproxime de nós a uma distância de 1500 UA, que fica perto da borda do cinturão de Kuiper disperso. E, mais frequentemente, uma vez a cada 300.000 anos, uma estrela passa a uma distância da ordem de um ano-luz de nós.


A representação logarítmica do sistema solar, estendendo-se até as estrelas mais próximas, mostra até que ponto o cinturão de Kuiper e as nuvens de Oort se estendem.

Definitivamente, isso é bom para a estabilidade a longo prazo dos planetas em nosso sistema solar. Conclui-se que, ao longo de 4,5 bilhões de anos da existência de nosso sistema solar, as chances de uma estrela se aproximar de qualquer um de nossos planetas a uma distância igual à distância do Sol a Plutão são de aproximadamente 1 em 10.000; as chances de a estrela se aproximar do Sol a uma distância igual à distância entre o Sol e a Terra (o que violaria grandemente a órbita e levaria à ejeção do sistema) são menores que 1 em 1.000.000.000. Isso significa que a probabilidade de passagem outra estrela da galáxia, o que pode nos causar sérios inconvenientes, terrivelmente baixos. Não perderemos a loteria espacial - é muito improvável que, desde que nada aconteça, algo aconteça no futuro próximo.


As órbitas dos planetas interno e externo, obedecendo às leis de Kepler. As chances de a estrela passar a uma pequena distância de nós, e mesmo a uma distância comparável à de Plutão, são extremamente pequenas.

Mas houve casos de passagem de estrelas pela nuvem de Oort (localizada a 1,9 anos-luz do Sol), como resultado das perturbações das órbitas de um grande número de corpos de gelo, cerca de 40.000 deveriam ter se acumulado durante esse período.Com essa passagem da estrela pelo sistema solar, muitas coisas interessantes acontecem , pois dois fatores convergem aqui:

1. Os objetos da nuvem de Oort estão muito fracamente conectados ao sistema solar, portanto, mesmo um pequeno empurrão gravitacional pode mudar significativamente sua órbita.
2. As estrelas são muito massivas, portanto, mesmo que a estrela passe a uma distância do objeto igual à distância do Sol e do Sol, poderá chutá-lo com força suficiente para que sua órbita mude.

Daqui resulta que toda vez que encontramos uma estrela que passa de perto, aumentam os riscos de, por exemplo, alguns milhões de anos depois, podermos colidir com um objeto da nuvem de Oort.


O cinturão de Kuiper contém o maior número de objetos contidos no sistema solar, mas a nuvem de Oort, que é mais distante e mais fraca, contém não apenas mais objetos - é também mais propensa a distúrbios causados ​​por uma massa que passa, como outra estrela. Todos os objetos do cinturão de Kuiper e das nuvens de Oort se movem com velocidades extremamente baixas em relação ao Sol.

Em outras palavras, não veremos os resultados do impacto de uma estrela que passa em corpos semelhantes a cometas de gelo, que possivelmente entrarão no sistema solar até que cerca de 20 estrelas comuns passem perto o suficiente da nossa! E isso é um problema, já que o último sistema estelar, a estrela Scholz (aprovada há 70.000 anos atrás) já está a 20 anos-luz de nós. No entanto, uma conclusão otimista também pode ser tirada dessa análise: quanto melhor o nosso mapa de estrelas e seus movimentos, localizado a nossa distância de 500 anos-luz, melhor seremos capazes de prever onde e quando os objetos não controlados da nuvem de Oort aparecerão. E se estamos preocupados em proteger o planeta dos objetos lançados pelas estrelas que passam dentro do nosso sistema, adquirir esse conhecimento é o próximo passo óbvio.


WISEPC J045853.90 + 643451.9, o ponto verde é a primeira anã marrom super fria descoberta pelo Wide-Field Infrared Survey Explorer ou WISE (Wide-Angle Infrared Survey Explorer). Esta estrela está localizada a 20 anos-luz de nós. Para explorar o céu inteiro e encontrar todas as estrelas que poderiam passar perto do Sol e trazer tempestades para a nuvem de Oort, você precisa observar 500 anos-luz.

E para isso, você precisa construir telescópios de grande angular que possam ver estrelas escuras a grandes distâncias. A missão do WISE tornou-se o protótipo de tal técnica, mas a distância em que é capaz de ver as estrelas mais fracas, isto é, as estrelas do tipo mais comum, é bastante limitada por seu tamanho e tempo de observação. Um telescópio espacial infravermelho, observando o céu inteiro, poderia marcar nosso entorno, nos dizer o que pode chegar até nós, por quanto tempo, de quais direções e quais estrelas causaram distúrbios entre os objetos da nuvem de Oort. As interações gravitacionais ocorrem constantemente, mesmo apesar das grandes distâncias entre as estrelas no espaço; a nuvem de Oort é enorme e temos muito tempo para os objetos de lá passarem por nós e de alguma forma nos influenciarem. Por um longo tempo, tudo o que você pode imaginar acontecerá.