70.000 anos atrás, um par de anãs marrons conhecidas como estrela de Scholz, localizadas na cúspide da fusão do hidrogênio em seus núcleos, passou pela nuvem de Oort do Sistema Solar. Ao contrário das estrelas nesta ilustração, elas não eram visíveis ao olho humano.
Estamos acostumados a pensar em nosso sistema solar como um lugar estável e pacífico. Claro, de vez em quando aprendemos que os planetas e outros corpos celestes chutaram algum cometa ou asteróide, mas na maior parte, tudo permanece constante. Mesmo um raro visitante interestelar não apresenta muitos riscos, pelo menos não para a integridade de um mundo como o nosso. Mas todo o nosso sistema solar está orbitando pela galáxia, o que significa que ele tem centenas de bilhões de chances de interação próxima com outra estrela. Com que frequência isso realmente acontece e quais são as consequências potenciais disso? Nosso leitor faz uma pergunta:
As oportunidades variam de incidentes de rotina em que vários objetos na nuvem de Oort se desviam de seu caminho até colisões catastróficas com um planeta ou sua expulsão do sistema. Vamos ver o que realmente acontece.
Um mapa de densidade da Via Láctea e do céu circundante, que mostra claramente a Via Láctea, as Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães e, se você olhar de perto, NGC 104 à esquerda da Pequena Nuvem, NGC 6205 logo acima e à esquerda do núcleo galáctico e NGC 7078 logo abaixo. No total, a Via Láctea contém cerca de 200 bilhões de estrelas.
Nossa melhor estimativa é que a Via Láctea contém de 200 bilhões a 400 bilhões de estrelas. E embora as estrelas tenham tamanhos e massas muito diferentes, a maioria delas (3 em cada 4) são anãs vermelhas: de 8% a 40% da massa do Sol. O tamanho dessas estrelas é menor do que o sol: em média, cerca de 25% do diâmetro do sol. Também sabemos aproximadamente o tamanho da Via Láctea: é um disco com cerca de 2.000 anos-luz de espessura e 100.000 anos-luz de diâmetro, com uma protuberância central com um raio de 5.000-8.000 anos-luz.
Finalmente, em relação ao Sol, uma estrela típica se move a uma velocidade de 20 km / s: cerca de 1/10 da velocidade com que o Sol (e todas as estrelas) orbitam a Via Láctea.
Embora o Sol se mova no plano da Via Láctea a uma distância de 25.000 a 27.000 anos-luz do centro, as direções das órbitas dos planetas do Sistema Solar não estão alinhadas com o plano da galáxia.
Esta é a estatística para as estrelas em nossa galáxia. Existem muitos detalhes, nuances e truques que iremos ignorar - como a mudança na densidade dependendo se estamos no braço espiral ou não; o fato de que mais estrelas estão localizadas mais perto do centro do que mais perto da borda (e nosso Sol está a meio caminho da borda); a inclinação das órbitas do sistema solar em relação ao disco galáctico; pequenas mudanças, dependendo se estamos no meio do plano galáctico ou não … Mas podemos ignorá-las porque apenas usar as quantidades acima nos permite calcular quantas vezes as estrelas da Galáxia vêm a uma certa distância do nosso Sol, e portanto quantas vezes encontros próximos ou vários confrontos podem ser esperados.
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As distâncias entre o Sol e muitas das estrelas próximas são precisas, mas cada estrela - mesmo a maior delas - teria menos de um milionésimo de pixel de diâmetro em escala.
Calculamos esse valor de forma muito simples - calculamos a densidade das estrelas, a seção transversal de nosso interesse (determinada por quão perto você quer que a estrela chegue da nossa) e a velocidade com que as estrelas se movem em relação umas às outras e, em seguida, multiplicamos tudo isso por obtenha o número de colisões por unidade de tempo. Este método de contagem do número de colisões é adequado para tudo, desde a física das partículas à física da matéria condensada (para especialistas, este é essencialmente o modelo Drude), e também aplicável à astrofísica. Se assumirmos que há 200 bilhões de estrelas na Via Láctea, que as estrelas estão distribuídas uniformemente no disco (ignorando a protuberância) e que as estrelas se movem umas em relação às outras a uma velocidade de 20 km / s, então, traçando a dependência do número de interações na distância ao Sol, obtemos Segue:
Um gráfico que mostra a frequência com que as estrelas da Via Láctea passarão a certa distância do Sol. O gráfico é logarítmico em ambos os eixos, o eixo y é a distância e o eixo x - expectativa típica deste evento em anos.
Ele diz que, em média, para toda a história do Universo, pode-se esperar que a distância mais próxima a que outra estrela se aproxima do Sol seja de 500 UA, ou cerca de dez vezes maior que a distância do Sol a Plutão. Ele também sugere que uma vez a cada bilhão de anos, pode-se esperar que uma estrela se aproxime de nós a uma distância de 1.500 UA, que está perto da borda do cinturão de Kuiper espalhado. E mais frequentemente, cerca de uma vez a cada 300.000 anos, uma estrela vai passar a uma distância da ordem de um ano-luz de nós.
A representação logarítmica do sistema solar, estendendo-se até as estrelas mais próximas, mostra até onde se estendem o cinturão de Kuiper e as nuvens de Oort.
Isso é definitivamente bom para a estabilidade de longo prazo dos planetas em nosso sistema solar. Conclui-se que, com mais de 4,5 bilhões de anos de existência de nosso sistema solar, as chances de uma estrela se aproximar de qualquer um de nossos planetas a uma distância igual à distância do Sol a Plutão são de cerca de 1 em 10.000; as chances de uma estrela se aproximar do Sol a uma distância igual à distância do Sol à Terra (o que perturbaria muito sua órbita e levaria à ejeção do sistema) é inferior a 1 em 1.000.000.000. Isso significa que a probabilidade de passar nós, outra estrela da galáxia, o que poderia nos causar sérios transtornos, está terrivelmente baixa. Não vamos perder na loteria espacial - é muito improvável que, uma vez que nada aconteceu ainda, algo aconteça em um futuro previsível.
Órbitas de planetas internos e externos obedecendo às leis de Kepler. As chances de a estrela passar a uma pequena distância de nós, e mesmo a uma distância comparável à de Plutão, são extremamente pequenas.
Mas nos casos de passagem de uma estrela pela nuvem de Oort (localizada a 1,9 anos-luz do Sol), como resultado da interrupção das órbitas de um grande número de corpos de gelo, durante esse tempo cerca de 40.000 deveriam ter se acumulado. Com a passagem de uma estrela pelo sistema solar, muitas coisas interessantes acontecem., uma vez que dois fatores convergem aqui:
Os objetos da nuvem de Oort estão fracamente conectados ao sistema solar, portanto, mesmo um pequeno impulso gravitacional pode alterar significativamente sua órbita.
As estrelas são muito massivas, então mesmo que uma estrela viaje a uma distância de um objeto igual à distância dela ao Sol, ela pode chutá-la com força suficiente para que sua órbita mude.
Segue-se que toda vez que nos aproximamos de uma estrela que passa, aumenta o risco de, digamos, vários milhões de anos depois, podermos colidir com um objeto da nuvem de Oort.
O cinturão de Kuiper contém o maior número de objetos no sistema solar, mas a nuvem de Oort, mais distante e mais tênue, não apenas contém mais objetos - também é mais suscetível a perturbações de uma massa que passa, como outra estrela. Todos os objetos do cinturão de Kuiper e da nuvem de Oort se movem a velocidades extremamente baixas em relação ao sol.
Em outras palavras, não veremos os resultados do impacto de uma estrela que passa em corpos semelhantes a cometas gelados, que, possivelmente, cairão no sistema solar, até que cerca de 20 estrelas sucessivas tenham passado perto o suficiente da nossa! Isso é um problema, já que o último sistema estelar, a estrela de Scholz (que passou há 70.000 anos) já está a 20 anos-luz de distância. No entanto, uma conclusão otimista pode ser tirada desta análise: quanto melhor nosso mapa de estrelas e seus movimentos, localizado a 500 anos-luz de nós, melhor podemos prever onde e quando os objetos não controlados da nuvem de Oort aparecerão. E se estamos preocupados em proteger o planeta de objetos lançados em nosso sistema por estrelas que passam, então a aquisição desse conhecimento é o próximo passo óbvio.
WISEPC J045853.90 + 643451.9, o ponto verde é a primeira anã marrom ultracold descoberta pelo Wide-Field Infrared Survey Explorer, ou WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer). Esta estrela está localizada a 20 anos-luz de nós. Para estudar todo o céu e encontrar todas as estrelas que poderiam passar perto do Sol e trazer tempestades à Nuvem de Oort, ele vai dar uma olhada em 500 anos-luz.
Isso exigirá a construção de telescópios de grande angular, capazes de ver estrelas fracas a grandes distâncias. A missão WISE tornou-se o protótipo de tal técnica, mas a distância em que é capaz de ver as estrelas mais fracas, ou seja, as estrelas do tipo mais comum, é muito limitada por seu tamanho e tempo de observação. Um telescópio espacial infravermelho que observa todo o céu pode marcar nossos arredores, nos dizer sobre o que pode chegar até nós, quanto tempo leva, de quais direções e quais estrelas causaram distúrbios entre os objetos da nuvem de Oort. As interações gravitacionais ocorrem constantemente, mesmo apesar das enormes distâncias entre as estrelas no espaço; a nuvem de Oort é enorme e temos muito tempo para que os objetos passem por nós e de alguma forma nos influenciem. Tudo vai acontecer em um tempo suficienteo que você pode imaginar.
Alexander Kolesnik
