Ранее специалисты часто предполагали, что после эволюции Солнца в красного гиганта, а затем в белого карлика, некоторые планеты нашей системы смогут выжить. Однако недавние исследования представили иную перспективу: даже если физическое существование некоторых планет сохранится, они скорее всего будут выброшены за пределы системы из-за значительной дестабилизации их траекторий. В настоящее время ученых занимает новый вопрос: каким образом формируются планетарные системы вокруг звезд, прошедших аналогичные стадии эволюции?

Приблизительно через пять миллиардов лет наше светило начнет стремительное расширение и превратится в красного гиганта. Внешние слои его атмосферы, вероятно, поглотят область, где сейчас находится Земля. Тем не менее, остается неопределенным вопрос о непосредственном воздействии на саму Землю, поскольку при расширении звезды ее орбита может сместиться дальше от центра светила. Последующие потери внешних слоев Солнца под действием мощного звездного ветра приведут к гравитационному сжатию оставшегося ядра и образованию белого карлика.

Основная неточность данной модели заключается в отсутствии четкости прогнозов. Земля может либо переместиться на орбиту, схожую с орбитами планет-гигантов (сохраняя при этом уровень солнечного излучения, близкий к текущему), либо испытать замедление из-за трения о внешние слои атмосферы Солнца. Различные расчетные сценарии демонстрируют противоречивые результаты. Кроме того, наблюдения за другими звездными системами на стадии красных гигантов пока не обеспечивают достаточного разрешения для окончательного ответа на этот вопрос.

Авторы новой работы, которую опубликовали в The Astrophysical Journal Letters, как было отмечено, при моделировании будущего системы с учетом реалистичных параметров ситуация существенно отличается от предыдущих расчетов. Как только в модель был включен фактор неравномерной потери массы Солнцем в фазе красного гиганта – посредством пульсаций – динамическая стабильность будущей Солнечной системы претерпела значительные изменения. Каждый такой выброс сопровождается небольшой отдачей, вызывающей смещение Солнца на незначительное расстояние. Вслед за этим происходят небольшие корректировки орбит всех планет. Накопление этих незначительных изменений со временем приводит к существенным изменениям в общей картине.

В случае постепенной и маловероятной потери массы, орбиты планет оставались относительно неизменными на протяжении миллиардов лет. Однако, при пульсирующей потере массы Солнца, в течение трех миллиардов лет после начала фазы белого карлика 96% смоделированных планетных систем демонстрировали нестабильность. Кроме того, еще до завершения фазы красного гиганта нарушения орбит наблюдались хотя бы у части планет в 40% таких систем.

Тем не менее, это не всегда приводит к полному исчезновению планет. Подобный исход имел место лишь в определенных моделях; в других случаях, например, Уран и Нептун могли менять свои позиции, что вызывало динамические изменения в орбитах остальных планет. Сценарии с пониженной интенсивностью и увеличенной частотой пульсаций приводили к формированию пар планет с синхронизированными орбитами, обеспечивающими стабильность на протяжении трех миллиардов лет благодаря этой самой синхронизации.

В реалистичных сценариях, характеризующихся наличием пульсаций, среднее время существования планетной системы, схожей с нашей, составляет приблизительно один миллиард лет. В идеализированных условиях, исключающих пульсации, теоретический срок жизни такой системы достигал бы квинтиллиона лет. Однако стоит учитывать, что это оценка, не учитывающая влияние гравитационного воздействия пролетающих мимо звездных систем.

Представленная информация пока не позволяет сделать точный прогноз относительно дальнейшего развития системы. Анализ данных по другим звездам, аналогичным Солнцу, демонстрирует вариативность интенсивности пульсаций. Однако остается неясным, обусловлена ли эта разница различиями между отдельными звездами или является следствием изменений, происходящих в процессе эволюции желтого карлика от стадии красного гиганта до белого карлика.

Недавно было обнаружено наличие планет у белых карликов и даже нейтронных звезд. При этом лишь некоторые из них представляют собой планеты второго поколения – сформировавшиеся после начала фазы белого карлика из остатков планет первого поколения. Остальные же, вероятно, являются сохранившимися свидетельствами существования планет первого поколения. Если результаты нового исследования точны, возникает вопрос о происхождении этих «наследственных» планет, учитывая, что дестабилизация орбит могла привести к их выталкиванию из системы.