Sluneční soustavu může nakonec zničit bílý trpaslík

Ve stadiu bílého trpaslíka vydrží nejméně desítky miliard let. Co se však během tohoto stadia může dít v planetárním systému kolem něj?

Když se Slunce stane rudým obrem, jeho poloměr se dočasně zvětší asi 100krát a jeho okraj může sahat až k současné oběžné dráze Země nebo ještě dál, než se vnější obálky obra postupně rozplynou v okolním prostoru.

Rozepnuté Slunce tedy pravděpodobně pohltí a spálí Merkur, Venuši a možná i Zemi.

Jeho jas a radiace se přitom zvýší asi tisíckrát. Tedy již v tomto stadiu nevypadá budoucnost Sluneční soustavy zrovna růžově.

Zdálo by se, že po tomto bouřlivém stadiu se už Slunce a jeho planetární systém uklidní, avšak není tomu tak. Na mnohé planety, asteroidy a měsíce planet poté čekají v soustavě bílého trpaslíka ještě další nebezpečí, spojená s různými nestabilními procesy. Takže i kdyby planety jako Země nebo Mars unikly spálení ve výhni rudého obra, nakonec to stejně nemusejí přežít.

Země pak rozhodně obyvatelná nebude.

Není ale přitom dáno, že všechna tělesa ve Sluneční soustavě musejí skončit stejně. Ve všem hraje roli dlouhodobá chaotická gravitační dynamika Sluneční soustavy (zejména pod taktovkou největší planety Jupiter), která má tendenci vychylovat během miliard let tělesa buď ven z našeho solárního systému, nebo je směrovat blíže ke Slunci.

Kupříkladu asteroidy v pásu mezi Marsem a Jupiterem a některé Jupiterovy měsíce by podle astrofyziků mohly být postupně nasměrovány ostatními tělesy do těsné blízkosti bývalého Slunce – ve stadiu bílého trpaslíka – a zde roztrhány na úlomky jeho silnými gravitačními slapovými silami. Tyto úlomky by se pak následně postupně srážely, brzdily by se a výsledný prach by pak mohl padat až na povrch bílého trpaslíka.

Tak by naše soustava mohla vypadat asi za pět miliard let v budoucnosti. Vodítkem v této předpovědi se astrofyzikům stalo pozorování podobných planetárních systémů, jako je ten náš, jejichž mateřské hvězdy se již staly bílými trpaslíky.

Nyní vědci z britské University of Warwick a dalších univerzit prozkoumali několik planetárních soustav kolem bílých trpaslíků a zjistili, že by v nich i po stadiu rudého obra mohly být mnohé objekty dále ničeny, trhány na úlomky, patrně následkem nebezpečného přiblížení k bílému trpaslíkovi a vystavení jeho velkým slapovým silám.

Studie o tom byla publikována letos v dubnu ve vědeckém časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). Nese název „Dlouhodobá variabilita trosek tranzitujících kolem bílých trpaslíků“.

Ve své studii badatelé zkoumali osud asteroidů, měsíců a planet, které prolétávají v blízkosti bílých trpaslíků – a to pomocí analýzy tranzitů, tedy přechodů těles před hvězdným diskem. Ty se projevují jako poklesy jasnosti příslušných hvězd.

Na rozdíl od pravidelných a předvídatelných přechodů způsobených planetami obíhajícími kolem hvězd jsou tranzity způsobené úlomky těles podivně tvarované, chaoticky načasované a neuspořádané. To naznačuje, že tyto úlomky jsou projevem mimořádných událostí či katastrof.

Amornrat Aungwerojwit z Naresuan University v Thajsku, který studii vedl, k tomu řekl následující: „Předchozí výzkum ukázal, že když se asteroidy, měsíce a planety dostanou do blízkosti bílých trpaslíků, obrovská gravitace těchto hvězd trhá malá tělesa na menší a menší kousky.“

Srážky mezi těmito kusy je pak rozdrtí na prach, který nakonec postupně spadne na bílého trpaslíka (čili ten je jakoby efektivně „spolkne“), což vědcům umožní – díky analýze čar ve světelném spektru trpaslíka – určit, z jakého typu materiálu byla původní planetární tělesa vyrobena.

V tomto novém výzkumu vědci zkoumali změny jasnosti hvězd po dobu 17 let, což jim umožnilo vytvořit si dobrý obrázek. Zaměřili se na tři různé bílé trpaslíky chovající se velmi odlišně.

„Prostý fakt, že jsme schopni detekovat úlomky asteroidů, možná měsíců nebo dokonce planet obíhajících kolem bílého trpaslíka každých pár hodin, je docela ohromující, ale naše studie ukazuje, že stav a chování těchto systémů se může rychle vyvíjet, a to během několika let. Osud těchto systémů je mnohem složitější, než jsme si kdy dokázali představit,“ uvedl profesor Boris Gaensicke z University of Warwick.

První bílý trpaslík (ZTF J0328−1219) se v posledních několika letech jevil jako stabilní a „dobře se chovající“, ale autoři našli důkazy o velké katastrofické události v jeho systému kolem roku 2010. U další hvězdy (ZTF J0923+4236) bylo zjištěno, že nepravidelně slábne každých pár měsíců a vykazuje chaotickou proměnlivost v časových měřítcích minut během těchto slabších stavů, než se opět zjasní.

Třetí analyzovaný bílý trpaslík (WD 1145+017) se nejdříve choval chaoticky, s obrovskými variacemi v počtu, tvaru a hloubce tranzitů. Nicméně v nejnovější studii se vyskytlo překvapení: bývalé tranzity jsou nyní zcela pryč.

„Systém se celkově pozvolna projasňuje, protože prach vyprodukovaný katastrofickými kolizemi kolem roku 2015 zmizel,“ vysvětlil prof. Gaensicke. „Nepředvídatelná povaha těchto přechodů je šílená – v jednu chvíli tam jsou, v další jsou pryč. To ukazuje na chaotické prostředí, ve kterém se tyto objekty nacházejí.“

Pokud jde o osud naší Sluneční soustavy, Gaensicke poznamenal:

„Smutnou zprávou je, že Země bude pravděpodobně pohlcena rozpínajícím se Sluncem ještě dříve, než se Slunce stane bílým trpaslíkem, tedy již ve stadiu rudého obra. Ve zbytku Sluneční soustavy se v dalším období některé asteroidy nacházející se mezi Marsem a Jupiterem a možná i některé z Jupiterových měsíců mohou uvolnit a dostat se dostatečně blízko k bílému trpaslíkovi, kde budou zřejmě trhány a drceny, jak jsme viděli v planetárních systémech jiných bílých trpaslíků.“