太阳系的最终命运
艺术家对太阳系外围的印象。[ASA,ESA,G.Bacon(STSci)]
什么想法让你夜不能寐？如果是关于我们的太阳系将如何结束...哇，你真是着眼全局！其实一些科学家也有同样的疑问，当然他们也给出了答案:一部分会被吞噬，剩下的可能会分解。
太阳老了以后
根据乔恩·津克(加州大学洛杉矶分校)最近发表的一篇文章的开头，研究太阳系可能的命运是“天体物理学最古老的追求之一，追溯到牛顿本人”。虽然这个传统由来已久，但这个领域是复杂的:求解多个物体之间的动态相互作用是一个众所周知的难题。随着太阳的进化，它会变成一颗红巨星，不断变大，直到吞没太阳系内的行星。更重要的是，需要考虑的不仅仅是固定物体的动力学。在接下来的70亿年里，太阳将戏剧性地进化，膨胀到足以包围水星、金星甚至地球的轨道并且其质量将减少近一半。
外行星将在这次进化中幸存下来，但它们不会毫发无损地逃脱:由于太阳质量的引力牵引着行星的轨道，太阳的重量减少将导致外行星漂移到更远的地方，削弱它们与太阳系的联系，接下来会发生什么？Zink和他的合作者用一系列n体数值模拟演示了这个场景。
太阳系不复存在
作者的模拟探索了当太阳吞噬了内行星，失去了一半质量，开始了白矮星的新生活后，外行星会发生什么变化。Zink和他的合作者展示了巨行星如何向外迁移以应对太阳的质量损失——形成一个稳定的结构，木星和土星进入5:2的平均运动共振ー木星每绕土星两圈就会绕行五圈。
这张图显示了作者的10个模拟(用不同的颜色表示)中，每个外行星何时被抛出太阳系。点击放大。[zinketal.2020]
但是我们所在的太阳系并不是孤立存在的；银河系中还有其他的恒星，大约每2000万年就有一颗从我们身边经过。津克和他的合作伙伴在他们的模拟实验中加入了其他恒星的影响。
他们证明，在大约300亿年内，恒星的飞过会对我们的外行星产生足够的扰动，以至于稳定的布局将会变得混乱，迅速将大部分巨型行星从我们的太阳系中发射出去。最后一颗行星会多停留一段时间。但是在1000亿年内，即使是这颗最终留下的行星也将因为恒星的飞过而变得不稳定并被赶出太阳系。在它们被驱赶之后，这些巨型行星将独自在银河系中漫游，加入到没有寄主的自由漂浮的行星行列当中。因此，我们的命运是荒凉的：根据这些模拟实验，太阳质量亏损和恒星的飞过将瓦解太阳系。好消息？这种命运将在未来的几十亿年到来，所以你不必为此过度忧虑。
相关知识
太阳系是太阳和其他直接或间接围绕太阳运行天体的引力约束系统。在直接围绕太阳运行的天体中，最大的是八大行星，其余的是一些较小的天体，矮行星和小型太阳系天体。在间接围绕太阳运行的天体中——两颗卫星——两颗比最小的行星，水星大的卫星。太阳系是46亿年前一个巨型星际分子云发生引力坍塌形成的。这个星系的绝大部分的质量都在太阳上，剩下的大部分都包含在木星中。
水星、金星、地球和火星这四颗较小的内行星是类地行星，它们主要由岩石和金属组成。四颗外行星是巨行星，它们的质量比地球大得多。最大的两颗行星木星和土星是气态巨星，主要由氢和氦组成；最外层的两颗行星天王星和海王星是冰巨星，主要由与氢、氦相比熔点较高的被称为挥发物的物质组成，如水、氨和甲烷。所有八颗行星的轨道几乎都是圆形的，它们位于一个近乎平坦叫做黄道的圆盘内。
作者：Susanna Kohler
FY：Astronomical volunteer team
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