70.000 anni fa, una coppia di nane brune conosciute come la stella di Scholz, situata proprio sulla cuspide della fusione dell'idrogeno nei loro nuclei, passò attraverso la nube di Oort del Sistema Solare. A differenza delle stelle in questa illustrazione, non erano visibili all'occhio umano.
Siamo abituati a pensare al nostro sistema solare come a un luogo stabile e pacifico. Naturalmente, di tanto in tanto apprendiamo che i pianeti e altri corpi celesti hanno preso a calci qualche cometa o asteroide, ma per la maggior parte, tutto rimane costante. Anche un raro visitatore interstellare non corre molti rischi, almeno non per l'integrità di un mondo come il nostro. Ma il nostro intero sistema solare orbita attraverso la galassia, il che significa che ha centinaia di miliardi di possibilità di una stretta interazione con un'altra stella. Con quale frequenza accade effettivamente e quali sono le potenziali conseguenze di ciò? Il nostro lettore fa una domanda:
Le opportunità vanno da incidenti di routine in cui diversi oggetti nella nuvola di Oort fanno di tutto per andare a collisioni catastrofiche con un pianeta o la sua espulsione dal sistema. Vediamo cosa succede effettivamente.
Una mappa della densità della Via Lattea e del cielo circostante, che mostra chiaramente la Via Lattea, le Grandi e Piccole Nubi di Magellano, e se guardi da vicino, NGC 104 a sinistra della Piccola Nuvola, NGC 6205 appena sopra ea sinistra del nucleo galattico e NGC 7078 appena sotto. In totale, la Via Lattea contiene circa 200 miliardi di stelle.
La nostra migliore stima è che la Via Lattea contiene da 200 a 400 miliardi di stelle. E sebbene le stelle abbiano dimensioni e masse molto diverse, la maggior parte di esse (3 su 4) sono nane rosse: dall'8% al 40% della massa del Sole. La dimensione di queste stelle è inferiore a quella del Sole: in media, circa il 25% del diametro del Sole. Conosciamo anche approssimativamente le dimensioni della Via Lattea: si tratta di un disco spesso circa 2.000 anni luce e di 100.000 anni luce di diametro, con un rigonfiamento centrale con un raggio di 5.000-8.000 anni luce.
Infine, rispetto al Sole, una tipica stella si muove ad una velocità di 20 km / s: circa 1/10 della velocità con cui il Sole (e tutte le stelle) orbita attorno alla Via Lattea.
Sebbene il Sole si muova nel piano della Via Lattea a una distanza compresa tra 25.000 e 27.000 anni luce dal centro, le direzioni delle orbite dei pianeti del Sistema Solare non sono allineate con il piano della galassia.
Queste sono le statistiche per le stelle nella nostra galassia. Ci sono molti dettagli, sfumature e trucchi che ignoreremo - come il cambiamento di densità a seconda che ci troviamo nel braccio a spirale o meno; il fatto che più stelle si trovano più vicino al centro che più vicino al bordo (e il nostro Sole è a metà strada dal bordo); l'inclinazione delle orbite del sistema solare rispetto al disco galattico; piccoli cambiamenti, a seconda che ci troviamo o meno al centro del piano galattico … Ma possiamo ignorarli perché solo utilizzando le quantità sopra indicate ci permette di calcolare quante volte le stelle della Galassia si trovano entro una certa distanza dal nostro Sole, e quindi quanto spesso ci si possono aspettare incontri ravvicinati o vari scontri.
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Le distanze tra il Sole e molte delle stelle vicine sono accurate, ma ogni stella, anche la più grande, avrebbe un diametro inferiore a un milionesimo di pixel per essere scalata.
Calcoliamo questo valore in modo molto semplice: calcoliamo la densità delle stelle, la sezione trasversale che ci interessa (determinata da quanto vuoi che la stella si avvicini alla nostra) e la velocità alla quale le stelle si muovono l'una rispetto all'altra, quindi moltiplichiamo tutto questo per ottenere il numero di collisioni per unità di tempo. Questo metodo di conteggio del numero di collisioni è adatto a tutto, dalla fisica delle particelle alla fisica della materia condensata (per gli esperti, questo è essenzialmente il modello di Drude) e altrettanto applicabile all'astrofisica. Se assumiamo che ci siano 200 miliardi di stelle nella Via Lattea, che le stelle siano distribuite uniformemente sul disco (ignorando il rigonfiamento) e che le stelle si muovano l'una rispetto all'altra a una velocità di 20 km / s, allora, tracciando la dipendenza del numero di interazioni dalla distanza dal Sole, otteniamo a seguire:
Un grafico che mostra la frequenza con cui le stelle nella Via Lattea passeranno a una certa distanza dal Sole. Il grafico è logaritmico su entrambi gli assi, l'asse y è la distanza e l'asse x - aspettativa tipica di questo evento negli anni.
Dice che, in media, per l'intera storia dell'Universo, ci si può aspettare che la distanza più vicina a cui un'altra stella si avvicina al Sole sia 500 UA, o circa dieci volte più lontana della distanza dal Sole a Plutone. Suggerisce anche che una volta ogni miliardo di anni, ci si può aspettare che una stella si avvicini a noi a una distanza di 1500 UA, che è vicino al bordo della fascia di Kuiper. E più spesso, circa una volta ogni 300.000 anni, una stella passerà a una distanza dell'ordine di un anno luce da noi.
La rappresentazione logaritmica del sistema solare, che si estende fino alle stelle più vicine, mostra quanto si estendono la fascia di Kuiper e le nuvole di Oort.
Questo è decisamente positivo per la stabilità a lungo termine dei pianeti nel nostro sistema solare. Ne consegue che in oltre 4,5 miliardi di anni di esistenza del nostro sistema solare, le possibilità che una stella si avvicini a uno qualsiasi dei nostri pianeti a una distanza pari alla distanza dal Sole a Plutone sono circa 1 su 10.000; le possibilità che una stella si avvicini al Sole a una distanza uguale alla distanza dal Sole alla Terra (che interromperebbe notevolmente la sua orbita e porterebbe all'espulsione dal sistema) è inferiore a 1 su 1.000.000.000. Ciò significa che la probabilità di passare un'altra stella della galassia, che potrebbe causarci seri disagi, è terribilmente bassa. Non perderemo nella lotteria spaziale: è molto improbabile che, poiché non è ancora successo nulla, accadrà qualcosa nel prossimo futuro.
Orbite di pianeti interni ed esterni che obbediscono alle leggi di Keplero. Le possibilità che la stella passi a una piccola distanza da noi, e anche a una distanza paragonabile a quella di Plutone, sono estremamente ridotte.
Ma i casi del passaggio di una stella attraverso la nube di Oort (situata a 1,9 anni luce dal Sole), a seguito dei quali sono state interrotte le orbite di un numero enorme di corpi di ghiaccio, durante questo periodo avrebbero dovuto accumularsi circa 40.000. Con un tale passaggio di una stella attraverso il sistema solare, accadono molte cose interessanti., poiché qui convergono due fattori:
Gli oggetti della nube di Oort sono collegati molto debolmente al sistema solare, quindi anche una spinta gravitazionale molto piccola può cambiare significativamente la loro orbita.
Le stelle sono molto massicce, quindi anche se una stella viaggia a una distanza da un oggetto uguale alla distanza da esso al Sole, può calciarla abbastanza forte da cambiare la sua orbita.
Ne consegue che ogni volta che ci avviciniamo a una stella che passa, aumenta il rischio che, diciamo, per diversi milioni di anni dopo, possiamo entrare in collisione con un oggetto dalla nube di Oort.
La fascia di Kuiper contiene il maggior numero di oggetti nel sistema solare, ma la più lontana e debole nube di Oort non solo contiene più oggetti, ma è anche più suscettibile ai disturbi da una massa che passa come un'altra stella. Tutti gli oggetti della fascia di Kuiper e della nube di Oort si muovono a velocità estremamente basse rispetto al Sole.
In altre parole, non vedremo i risultati dell'impatto di una stella che passa su corpi ghiacciati simili a comete, che, probabilmente, cadranno nel sistema solare, fino a quando circa 20 stelle successive non saranno passate abbastanza vicine alla nostra! Questo è un problema, poiché l'ultimo sistema stellare, la stella di Scholz (che è scomparsa 70.000 anni fa) è già a 20 anni luce di distanza. Tuttavia, da questa analisi si può trarre una conclusione ottimistica: migliore è la nostra mappa delle stelle e dei loro movimenti, situata a 500 anni luce da noi, meglio possiamo prevedere dove e quando appariranno gli oggetti incontrollati della nube di Oort. E se siamo preoccupati di proteggere il pianeta dagli oggetti lanciati nel nostro sistema dal passaggio delle stelle, l'acquisizione di tale conoscenza è l'ovvio passo successivo.
WISEPC J045853.90 + 643451.9, il punto verde è la prima nana bruna ultrafredda scoperta da Wide-Field Infrared Survey Explorer, o WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer). Questa stella si trova a 20 anni luce da noi. Per studiare l'intero cielo e trovare tutte le stelle che potrebbero passare vicino al Sole e portare tempeste alla Nuvola di Oort, occorrerebbe uno sguardo a 500 anni luce.
Ciò richiederà la costruzione di telescopi grandangolari in grado di vedere stelle deboli a grandi distanze. La missione WISE è diventata il prototipo di una tale tecnica, ma la distanza alla quale è in grado di vedere le stelle più deboli, cioè le stelle del tipo più comune, è fortemente limitata dalle sue dimensioni e dal tempo di osservazione. Un telescopio spaziale a infrarossi che osserva l'intero cielo potrebbe segnare ciò che ci circonda, dirci cosa può arrivarci, quanto tempo ci vuole, da quali direzioni e quali stelle hanno causato disturbi tra gli oggetti della nube di Oort. Le interazioni gravitazionali avvengono costantemente, anche nonostante le enormi distanze tra le stelle nello spazio; la nuvola di Oort è enorme, e abbiamo molto tempo prima che gli oggetti da lì ci superino e in qualche modo ci influenzino. Tutto avverrà in un tempo abbastanza lungoquello che puoi immaginare.
Alexander Kolesnik
