地球の運命はコイン投げにかかっています。
50億年後には、私たちの太陽は膨らみ、赤色巨星になります。ウィスコンシン大学マディソン校の天体物理学者メリンダ・ソアレス・フルタド氏は、地球が存続するかどうかは「未解決の問題」だと語った。確かに、地球は太陽に飲み込まれて滅びる可能性があります。しかし、シナリオによっては、地球が脱出し、太陽系のさらに奥へと押しやられることもあります。
現在、近くの惑星系が、私たちの惑星の今後の宇宙への手がかりを提供しています。約 57 光年離れたところに、4 つの惑星が、年齢 100 億歳の太陽に似た恒星の周りを回っています。この恒星は太陽の 2 倍の年齢であり、すでにその一生が進んだ段階にあります。カリフォルニア大学リバーサイド校の惑星居住可能性を専門とする天体物理学者スティーブン・ケインは最近、星が10億年後に赤色巨星になったときに古い星系の惑星に何が起こるかをモデル化した。彼は、内側の惑星のほとんどは飲み込まれるだろうが、金星と似た軌道を持つ既知の最も外側の惑星は生き残る可能性があることを発見しました。
この星の高齢化により、その膨張のモデル化が容易になり、私たちの惑星系の将来についてより正確な予測が可能になります。 「これは非常に興味深い論文です」とカリフォルニア工科大学の天体物理学者ジョナサン・ジンク氏は語った。 「恒星の進化のさまざまな段階で[さらに多くの]システムを見つけることができれば、おそらく何が起こるかをつなぎ合わせることができるでしょう。」
クリスピーワールド
惑星が飲み込まれると、すぐに死が訪れる可能性があります。 2022年、カリフォルニア大学サンタクルーズ校の恒星天体物理学者リカルド・ヤルザは、赤色巨星が惑星を飲み込んだときに何が起こるかをシミュレーションした。彼は、惑星が恒星に十分近い距離からスタートすると、その軌道が急速に減衰することを発見した。恒星の大気中のガスは惑星に抵抗力を生み出し、「惑星は恒星の奥深くへと突っ込み続けている」とヤルザ氏は語った。数百年以内に、ほとんどの惑星は破壊されるでしょう。
マサチューセッツ工科大学の天文学者キシャライ・デ氏は、最近まで、運命にある惑星の生命の最後の瞬間が「直接観察されたことはなかった」と語った。しかし2020年、デ氏のチームは1万2000光年離れた星が一時的に数百倍明るくなっているのを目撃した。他の星との合体によって生じたものとは思えないほど、その閃光は暗すぎた。しかし、それは地球規模の食事によって生み出されるのにちょうどいい強度だった、とデ氏と彼の同僚が 5 月に報告した。
研究チームは、樹齢100億年の星が赤色巨星に膨張し始めた際に、木星よりも数倍重い惑星が追いつかれたのではないかと推測した。 「これは私たちの太陽系の未来です」とデ氏は言いました。
私たちの進化するスター
私たちの太陽のような主系列星（G 型星または黄色矮星とも呼ばれる）が寿命を迎えると、その中心で核融合を起こすのに必要な水素が不足します。星が他の燃料源に変わり、質量を失うと、その中心はより熱くなり、その大気は何百万年にもわたって膨張します。最終的には、太陽の幅は現在のサイズの 200 倍以上に成長するでしょう。
その膨張する太陽は、大きく成長して地球の軌道 (1 天文単位 (AU) として知られる距離) に近づく前に、水星とおそらく金星を飲み込みます。しかし、それはさらに拡大する可能性があります。イタリアのカターニア天体物理天文台の天文学者アントニーノ・ランツァ氏は、「一部のモデルでは火星を飲み込む可能性がある」と述べた。主な不確実性は、太陽が老化するにつれてどれだけの質量を失うかにある、と彼は述べた。脱落が多ければ多いほど、最終的な半径は小さくなります。 「それはあまり知られていません」と彼は言いました。
今のところ、私たちの最良の推定では、太陽は 0.85 天文単位から 1.5 天文単位の間のどこかに成長すると考えられています。しかし、恒星の質量が減少すると、重力が弱まるため、地球の軌道が増加し、私たちの惑星が飲み込まれるのを免れる可能性があります。
メリル・シャーマン/クアンタ・ マガジン
地球の未来を見るために、天文学者は異星惑星系で満たされた水晶玉に目を向けます。彼らの目標は、間もなく赤色巨星に膨らむ (または膨らんだばかりの) 太陽のような星を見つけることです。
だからこそ、太陽の寿命の終わりを迎えていると考えられている近くの黄色矮星であるロー・コロナエ・ボレアリスがケインの注意を引いたのだ。既知の 4 つの惑星のうち 3 つは、金星が太陽の周りを回る軌道の十分内側で、この星の近くを周回しています。一番外側の惑星は 1 年が 282 日続き、軌道は金星に似ています。
先月発表されたケインの分析は、成長する星が3つの内惑星を飲み込むことを示している。それらの世界の最も内側は岩石で地球のほぼ4倍の質量があると考えられており、数百年以内に蒸発すると考えられている。 「プラズマは地球を過熱させ、本質的に破壊を引き起こします」とケイン氏は語った。 「地表の岩石も溶けてしまう」次の世界である木星質量の巨大ガス惑星は、あまりにも大きいので、蒸発するのではなく、内側に螺旋を描き、星の重力によって引き裂かれるだろう。 3 番目の惑星である海王星のより小さな質量世界も、おそらく飲み込まれて蒸発するでしょう。
老化した星が軌道周回惑星にどのような影響を与えるかを詳しく知るために、スティーブン・ケインは、太陽の2倍の年齢を持つ近くの太陽に似た星を研究しました。
スタン・リム
しかし、最も外側の惑星（これも海王星の質量程度）は生き残る可能性があります。星が膨張するにつれて、数千年間一時的に惑星を飲み込むことになります。この期間中、極端な温度が惑星の表面を焦がしますが、この距離では星の大気はそれほど濃くないため、惑星自体は生き残るはずです。その後、星は再び収縮と膨張を繰り返し、再び数千年にわたって惑星を飲み込みます。もしこの惑星が雄猫のネズミのようにもてあそばれても生き延びることができれば、星が最後に縮小するときに大気圏から出てくる可能性がある。 「つまり、最後に逃げるチャンスがあるということです」とケインは言いました。
たとえば、ケインは、地球の可能性と、それが私たちの世界にとって何を意味するかについて楽観的です。 「地球は外側に移動し、生き残れるのではないかと思います」と彼は言いました。
大脱走
惑星が飲み込みを免れることができれば、その寿命が長くなる可能性は有望です。私たちの太陽のような星が膨張して赤色巨星になり、その外層が剥がれ落ちていくと、最終的に残るのは白色矮星として知られる高密度で白く熱い星の死骸だけになります。これらの天体には元の星の質量の半分が含まれており、地球と同じ大きさの領域に詰め込まれています。それらは何兆年も燃え続けるはずです。
ミシガン大学の系外惑星科学者メアリー・アン・リンバック氏によると、過去20年間に科学者らは白色矮星を周回する数少ない系外惑星を発見したという。これらの惑星は恒星の赤色巨星期を生き延びたが、正確にはどのようにして生き残ったのかは不明である。より大きな巨大ガス惑星である傾向にあるいくつかの世界は、おそらくその星から遠すぎて飲み込まれない一方で、他の世界は星が息を呑んで膨らむにつれて外側に押し出された可能性があります。 (天文学者らは、マグネシウムや鉄など、惑星に関連する元素が豊富な汚染された白色矮星の形で、一部の惑星がそれほど幸運ではなかったという証拠も確認しています。) ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡 (JWST) による継続的な観測により、白色矮星の周りを周回する系外惑星がさらに数十個発見されることが期待されています。
珍しいように見えるかもしれないが、これらの惑星系は依然として居住可能である可能性がある、とJWST白色矮星の観測の一部を率いるリンバッハ氏は述べた。惑星の表面には「白色矮星の周りに液体の水が得られる場所がある」と彼女は言う。しかし、「それは非常に困難な環境です。」
進化した太陽系をさらに観察し、ケインのようなモデルをさらに増やすことで、私たち自身の運命についてさらに深い洞察が得られる可能性があります。今のところ、私たちの惑星の死は、確実性からは遠ざかるサイコロの目のようなものです。人類が地球の表面からいなくなって久しいかもしれませんが、今から 50 億年後、私たちの方向を見た人は誰でも、地球が太陽の死の息吹を乗り越えるのを目にするかもしれません。あるいは、もしかしたら、一瞬の光の中で消滅するかもしれません。
