دراسة تتوقع فوضى كوكبية تنهي استقرار المجموعة الشمسية

تشير دراسة فلكية جديدة إلى أن الكواكب العملاقة الأربعة، المشتري وزحل وأورانوس ونبتون، قد لا تنجو من التحولات العنيفة التي ستشهدها الشمس في نهاية حياتها، بل ربما تتصادم ببعضها أو تقذف خارج المجموعة الشمسية، خلافا للاعتقاد السائد بأنها ستبقى مستقرة لمئات المليارات من السنين.

وتوصل الباحثون إلى هذه النتيجة باستخدام محاكاة حاسوبية تتبعت حركة الكواكب الأربعة عندما تبدأ الشمس بفقدان كتلتها، بعد نفاد الوقود النووي من قلبها.

وبحسب الدراسة، قد تبدأ الفوضى خلال مرحلة تحول الشمس إلى عملاق أحمر، أو بعد تحولها إلى قزم أبيض ببضع مئات ملايين السنين، وهي مدة أقصر كثيرا مما توقعته الدراسات السابقة.

بعد نحو 5 مليارات سنة، سينفد الهيدروجين من قلب الشمس، فتتمدد إلى عملاق أحمر قد يصل حجمه إلى مئة ضعف حجمها الحالي، وتبتلع عطارد والزهرة، وربما الأرض أيضا، قبل أن تفقد طبقاتها الخارجية وتتحول إلى قزم أبيض.

وكان العلماء يعتقدون أن الكواكب الأربعة البعيدة ستنجو من هذه المرحلة، لأن فقدان الشمس لكتلتها سيضعف جاذبيتها ويدفع الكواكب إلى مدارات أوسع، قد يتضاعف حجمها مقارنة بمداراتها الحالية.

لكن هذه التوقعات افترضت أن الشمس ستفقد كتلتها بصورة منتظمة، بينما تشير أرصاد النجوم المحتضرة إلى احتمال حدوث ذلك عبر قذف كتل ضخمة من الغاز والبلازما بصورة غير منتظمة.

ويوضح أستاذ الفيزياء الفلكية النظرية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا جيم فولر، المشارك في الدراسة، أن هذه الانبعاثات تشبه القذف الكتلي الإكليلي المعروف في الشمس، لكنها أكبر حجما بكثير.

وكلما قذفت الشمس كتلة ضخمة من مادتها، تعرضت لارتداد صغير في الاتجاه المعاكس، يشبه ارتداد البندقية عند إطلاق الرصاصة. ومع تكرار هذه الارتدادات، قد تتغير سرعة الشمس تدريجيا، مما يخل بتوازن جاذبيتها مع الكواكب المحيطة بها.

لاختبار هذه الفكرة، أجرى أستاذ علوم الكواكب في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا كونستانتين باتيغين محاكاة حاسوبية شملت 3 سيناريوهات لفقدان الشمس كتلتها: بصورة منتظمة، أو عبر دفعات متقطعة طوال مرحلة العملاق الأحمر، أو خلال المراحل الأخيرة منها فقط.

وأظهرت المحاكاة، التي بلغ عددها 672 تجربة، أن الفقدان المنتظم للكتلة يسمح للكواكب الخارجية بالحفاظ على استقرارها، بينما يؤدي القذف المتقطع إلى اضطراب مداراتها بصورة كبيرة.

وفي بعض السيناريوهات، تتبادل الكواكب مواقعها، أو تتحول مداراتها إلى أشكال بيضاوية شديدة الاستطالة، أو تقذف خارج المجموعة الشمسية.

أما النتيجة الأبرز فكانت أن 96% من المحاكاة التي افترضت قذف أكبر الكتل الشمسية انتهت بتدمير الكواكب نتيجة تصادمها. ولا تعني هذه النسبة أن احتمال تصادم الكواكب يبلغ 96% فعليا، لأنها تخص سيناريو محددا ضمن النماذج المستخدمة.

وتشير النتائج أيضا إلى أن الأنظمة الكوكبية المحيطة بالنجوم القزمة البيضاء قد تكون أقل استقرارا مما اعتقد العلماء، وهو ما قد يؤثر في تقدير فرص وجود كواكب صالحة للحياة حول هذه النجوم.

وتفتح الدراسة بذلك بابا جديدا لفهم المصير البعيد للمجموعة الشمسية، لكنها لا تقدم تنبؤا مؤكدا، إذ يعتمد تحقق هذه السيناريوهات على طبيعة فقدان الشمس لكتلتها في نهاية عمرها.