Článek
S využitím nejnovějších modelů hvězdné evoluce a slapových interakcí vědecký tým zjistil, že Země pravděpodobně přežije fázi rudého obra (RGB) i následnou fázi asymptotické obří větve (AGB) Slunce, avšak pouze v případě, že Slunce během svých závěrečných fází evoluce ztratí hmotu dostatečně rychle.
Desítky let si akademická astronomická obec i širší veřejnost kladou otázky o vzdálené budoucnosti vesmíru, našeho Slunce i Země. Dosavadní studie přitom docházely k různým závěrům – některé předpovídaly, že Slunce Zemi pohltí, jiné předpovídaly její přežití.
Ve studii publikované v červnu v časopise Astronomy & Astrophysics vědci využili aktualizovaný model slapového působení, které známe například z působení Měsíce na Zemi, a testovali různé rychlosti úbytku hmotnosti Slunce.
Zkoumali, co se stane s oběžnou dráhou Země a dalších planet, až Slunce projde fází rudého obra a asymptotické obří větvě, tedy jednou z posledních etap vývoje hvězdy.
Slapové síly jsou důsledkem nerovnoměrného gravitačního působení jednoho tělesa na druhé. Gravitační síla totiž klesá se vzdáleností: více působí na ty části druhého tělesa, které jsou zdroji gravitace nejblíže. Na části, které jsou od něj nejvzdálenější, působí naopak slaběji. Na Zemi tento jev známe například v podobě přílivu a odlivu, které způsobuje především gravitační působení Měsíce.
Konkrétně vědci modelovali vývoj oběžných drah Merkuru, Venuše, Země a Marsu a sledovali, jestli se planety dostatečně vzdálí od Slunce díky úbytku jeho hmoty, nebo zda je slapové působení naopak stáhne blíže ke Slunci, kde budou pohlceny. Čím rychleji totiž Slunce ztrácí hmotu, tím rychleji slábne jeho gravitace a tím více se Země a další planety od Slunce vzdalují.
Ve stejné pozdní fázi hvězdného vývoje, do které se jednou dostane i naše Slunce, se dnes nachází hvězda L2 Puppis. Má navíc podobnou počáteční hmotnost jako Slunce (0,98 hmotnosti Slunce). Vědci proto využili údaje o L2 Puppis, zejména o rychlosti, s jakou tato hvězda ztrácí hmotu, aby lépe porozuměli tomu, jak rychle by mohlo Slunce v této fázi ztrácet hmotu a co by to znamenalo pro osud Země.
Schematický vývoj Slunce během jeho obřích fází. Obrázek znázorňuje Slunce v jeho současné podobě, jak prochází dvěma obřími fázemi, než svůj život zakončí jako bílý trpaslík. Studie ukázala, že Merkur a Venuše budou pohlceny expandujícím Sluncem, zatímco Země a Mars přežijí a ocitnou se na širší oběžné dráze. Velikosti a vzdálenosti nejsou v měřítku.
Některé starší studie předpovídaly, že Slunce Zemi během fáze AGB pohltí. Novější studie ale poukazuje na to, že Země je ovlivňována dvěma protichůdnými procesy: jak se Slunce rozpíná, sílí jeho slapové působení na Zemi, čímž se oběžná dráha Země zmenšuje. Současně však Slunce ztrácí hmotu, v důsledku čehož slábne jeho gravitace a oběžná dráha Země se naopak zvětšuje.
Osud Země tedy závisí na tom, který efekt převáží.
„Osud Země závisí na křehké rovnováze mezi těmito dvěma jevy. Pokud převáží slapové interakce, Země bude pohlcena. Pokud převáží úbytek hmoty, Země se od Slunce bude vzdalovat,“ vysvětlil hlavní autor studie Mats Esseldeurs, výzkumník z Astronomického ústavu KU Leuven.
Merkur a Venuše nepřežijí
Podle nového modelu a simulací fázi rudého obra planety Merkur a Venuše nepřežijí. Při rozpínání Slunce se sice oběžná dráha Venuše bude zvětšovat a planeta se bude od Slunce vzdalovat, ale Slunce se bude rozpínat rychleji, než se Venuše dokáže vzdalovat. Stejný osud podle modelu čeká i Merkur.
Naopak jiný osud by mohl potkat Mars, který je podobně jako Země vzdálenější od Slunce. Podle výpočtů by měl Mars přežít RGB i pozdější AGB fázi.
„Největší nejistota už nespočívá ve výpočtech slapových interakcí, ale v tom, kolik hmoty budoucí Slunce ztratí. Pozorování obřích hvězd podobných Slunci zatím naznačují, že Země přežije, k jistotě ale potřebujeme lepší pozorování,“ uzavřel Esseldeurs.