Sebbene il mondo ci sembri immutabile e solido, nulla in questo universo durerà in eterno. Si calcola che tra circa 5 miliardi di anni il Sole non sarà più in grado di sostenere le reazioni di fusione nucleare, a quel punto, espellerà una parte della sua massa prima che il suo nucleo collassi in una nana bianca.
Quando arriverà a questa fase della sua evoluzione, ciò che resterà del Sole perderà lentamente il suo calore fino a diventare, dopo mille miliardi di anni, una nana oscura e fredda.
Quella nana oscura sarà probabilmente l’ultimo relitto solitario del Sistema Solare che conosciamo, mentre i pianeti, secondo nuove simulazioni, impiegheranno “solo” 100 miliardi di anni per sfuggire al Sole e perdersi nella galassia. Il risultato delle simulazioni è una parziale risposta che astronomi e fisici cercano da oltre un secolo nel tentativo di svelare il destino ultimo del Sistema Solare.
Nel loro nuovo articolo gli astronomi Jon Zink dell’Università della California, Los Angeles, Konstantin Batygin del Caltech e Fred Adams dell’Università del Michigan hanno scritto:
“La comprensione della stabilità dinamica a lungo termine del sistema solare costituisce una delle più vecchie attività dell’astrofisica, risalente allo stesso Newton, che ipotizzò che le interazioni reciproche tra i pianeti avrebbero alla fine portato il sistema all’instabilità”.
Capire quale sarà il destino del Sistema Solare è più complicato di quanto possa sembrare. Maggiore è il numero di corpi che interagiscono tra loro in un sistema dinamico, più complicato è il sistema e più difficile sarà fare previsioni. Questo è chiamato problema N-corpi. A causa di questa complessità, è impossibile fare previsioni sulle orbite dei corpi del Sistema Solare oltre determinate scale temporali. Dopo circa 5-10 milioni di anni, la certezza previsionale viene meno.
Se gli scienziati riusciranno a stabilire il futuro del Sistema Solare, impareranno qualcosa sull’evoluzione dell’universo su scale temporali centinaia di volte più estese dell’età attuale, che è pari a circa 13,8 miliardi di anni. Nel 1999, gli astronomi predissero che il Sistema Solare sarebbe andato in pezzi dopo almeno 10 ^ 18 anni (un miliardo di miliardi di anni). Calcolarono inoltre il tempo necessario alle risonanze orbitali tra Giove e Saturno di scalzare Urano.
Secondo il team di Zink, tuttavia, questo calcolo non tenne conto di alcune importanti influenze che potrebbero anticipare la fine del Sistema Solare. Entro circa 5 miliardi di anni il Sole diventerà in una gigante rossa, e vaporizzerà Mercurio, Venere e forse anche la Terra. Quindi espellerà quasi metà della sua massa; la nana bianca restante avrà solo il 54 percento dell’attuale massa del Sole.
La perdita di massa allenterà la presa gravitazionale del Sole sul pianeta Marte e sui giganti di ghiaccio, Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Ma non è finita, il Sistema Solare, che orbita attorno al centro della Via Lattea in 220 milioni di anni, sarà influenzato ogni 23 milioni di anni da stelle che si avvicineranno abbastanza da perturbare le orbite dei pianeti. Come hanno scritto i ricercatori:
“Tenendo conto della perdita di massa stellare e dell’inflazione delle orbite dei pianeti esterni, questi incontri diventeranno più influenti. Dato abbastanza tempo, alcuni di questi flyby si avvicineranno abbastanza da dissociare o destabilizzare i pianeti rimanenti”.
Aggiungendo queste influenze ai calcoli, il team ha eseguito 10 simulazioni del problema dei corpi N applicandole ai pianeti esterni (tralasciando Marte per risparmiare sui costi di calcolo, poiché la sua influenza dovrebbe essere trascurabile), utilizzando il potente Shared Hoffman2 Cluster. Le simulazioni sono state suddivise in due fasi: dalla fine della perdita di massa del Sole e dalla fase successiva alla perdita di massa.
Sebbene 10 simulazioni non sono un campione statistico forte, il team ha scoperto che a ogni simulazione si verificava uno scenario simile. Quando il Sole evolverà in una nana bianca, i pianeti esterni avranno un’orbita più ampia, pur restando stabili. Giove e Saturno però entreranno in risonanza 5:2 – per ogni 5 orbite completate da Giove, Saturno ne completerà 2. Questa risonanza venne proposta dallo stesso Isaac Newton. Le orbite allargate, così come le caratteristiche della risonanza tra i pianeti, renderanno il sistema suscettibile alle perturbazioni delle stelle di passaggio.
L’ultimo pianeta orbiterà per altri 50 miliardi di anni, ma il suo destino sarà segnato. Anche l’ultimo superstite planetario verrà scagliato nello spazio interstellare dall’influenza gravitazionale delle stelle di passaggio. Dopo 100 miliardi di anni del Sistema Solare rimarrà una nana bianca solitaria.
Questo è un lasso di tempo molto più breve di quello proposto nel 1999. E, fanno notare i ricercatori, il risultato è subordinato alle attuali osservazioni dell’ambiente galattico locale e alle stime dei passaggi ravvicinati delle stelle, entrambe le quali potrebbero cambiare portando a un diverso scenario.
