Las estrellas están unidas gravitacionalmente a sus galaxias y se mueven en concierto con su entorno. Pero a veces algo rompe el vínculo. Si una estrella se acerca demasiado a un agujero negro supermasivo , por ejemplo, el agujero negro puede expulsarla al espacio como estrella rebelde.

¿Qué pasaría con la Tierra si uno de estos intrusos estelares se acercara demasiado?

No es muy probable que ocurra, pero la probabilidad no es nula.

Después de varios miles de millones de años, nuestro Sistema Solar ha evolucionado hacia una previsibilidad sedentaria. Los planetas se mueven a medida que se mueven, y el Sol se encuentra impasible en medio de todo ello.

Pero si otra estrella se acercara demasiado, los enlaces gravitacionales invisibles que mantienen todo funcionando como está se estirarían o romperían.

La Tierra es un planeta diminuto que contiene sólo unas tres millonésimas de la masa del Sol. Nuestro planeta existe según los caprichos del Sol y su poderosa gravedad, y si otra estrella se abre paso en nuestra ordenada disposición, la Tierra quedará completamente a merced del nuevo paradigma gravitacional.

Un nuevo artículo examina lo que sucedería si una estrella rebelde se acercara a 100 AU del Sol. El título del artículo es ” Trayectorias futuras del sistema solar: simulaciones dinámicas de encuentros estelares dentro de 100 au “. Se publicará en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . El autor principal es Sean Raymond, astrónomo del Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, CNRS (Centro Nacional de Investigación Científica) y la Universidad de Bordeaux.

Sabemos que la previsibilidad estable en nuestro Sistema Solar no durará. El Sol seguirá evolucionando y, durante los próximos mil millones de años, se volverá más luminoso. La Tierra está terriblemente cerca del borde interior de la zona habitable. Sólo un poco más cerca del Sol y el delicado equilibrio que permite que el agua líquida persista en la superficie se verá alterado.

En ese mismo rango de mil millones de años, hay aproximadamente un 1 por ciento de posibilidades de encontrar una estrella rebelde . ¿Qué pasará con la Tierra si eso sucede? ¿La Tierra será expulsada de la zona habitable?

“A la Tierra le quedan alrededor de mil millones de años de condiciones superficiales habitables”, escriben los autores. Eso es en un sistema cerrado, como lo es, en su mayor parte, nuestro Sistema Solar.

“Si bien la evolución orbital de los planetas está determinada en gran medida por perturbaciones seculares y resonantes”, explican los autores, “el paso de las estrellas puede tener una influencia consecuente en las órbitas de los planetas”.

Si una estrella que pasa se acerca, entonces nuestro Sistema Solar ya no es un sistema cerrado.

La mayoría de las estrellas rebeldes, también llamadas estrellas intergalácticas o estrellas de hipervelocidad porque sus trayectorias las sacarán de la Vía Láctea, no se acercan a la Tierra. Kappa Cassiopeiae , por ejemplo, está a 4.000 años luz de distancia y nunca se acercará. Otras, como las 675 estrellas rebeldes que los astrónomos de la Universidad de Vanderbilt descubrieron en 2012, fueron expulsadas después de enredarse con el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, y sus trayectorias no las llevaron ni cerca de la Tierra.

Incluso en la Vía Láctea, el espacio está prácticamente vacío y la mayoría de los sobrevuelos estelares nunca se acercarán a otro sistema solar.

“Estadísticamente, los sobrevuelos a menos de 100 UA, que afectarían fuertemente a las órbitas de los planetas, sólo se realizan aproximadamente una vez cada 100 Gyr en la actual vecindad galáctica”, explican los investigadores.

Aunque las probabilidades son bajas, es una posibilidad. Cuando miras la galaxia en su conjunto, es casi seguro que un sobrevuelo estelar en algún lugar de la galaxia se acercará a 100 AU de otra estrella.

Si esa estrella es nuestro Sol, ¿qué pasará con la Tierra?

El equipo realizó simulaciones de N cuerpos para intentar determinar los posibles resultados para la Tierra. Comenzaron con los ocho planetas del Sistema Solar y agregaron una sola estrella rebelde. Compararon las masas de las estrellas rebeldes simuladas con las masas de las estrellas de nuestra vecindad estelar. También compararon las velocidades de las estrellas rebeldes con las del vecindario. Simularon diferentes velocidades y trayectorias de la estrella para ver cuál sería el rango de resultados para la Tierra. En total, los investigadores realizaron 12.000 simulaciones.

Esta figura de la investigación muestra algunos de los resultados de la simulación. Cada punto es una ejecución de simulación y el color indica cuántos planetas sobrevivieron intactos al encuentro. El tamaño de los puntos es proporcional a la masa de la estrella rebelde. (Raymond et al.2023)

“Si una estrella pasa a menos de 100 UA del Sol, todavía hay muchas posibilidades de que los ocho planetas del Sistema Solar sobrevivan”, escriben los autores. Hay más del 95 por ciento de posibilidades de que no se pierda ningún planeta.

El déficit de momento angular (AMD) como resultado del sobrevuelo determina en gran medida lo que sucederá a continuación. AMD es una medida de la excitación orbital de un sistema planetario y su estabilidad a largo plazo. Es la diferencia entre un “sistema idealizado con los mismos planetas del sistema real orbitando en los mismos semiejes mayores de la estrella en órbitas circulares y planas y la norma del momento angular del sistema planetario real”, según esta definición .

Pero, ¿cómo se ve cuando se pierde uno de los planetas de nuestro Sistema Solar?

La simulación produjo diversos resultados. Mercurio es el más vulnerable y en ocasiones se pierde cuando choca con el Sol. Otros resultados incluyen la colisión de la Tierra con Venus , la expulsión de los gigantes de hielo Urano y Neptuno, solo la Tierra y Júpiter sobrevivieron, o solo Júpiter sobrevivió. En un resultado apocalíptico, los ocho planetas son expulsados.

Otros resultados son menos dramáticos. Los ocho planetas están imperturbados, los ocho están ligeramente perturbados o los ocho están muy perturbados.

Aunque los ocho planetas sobreviven en la mayoría de las simulaciones, la supervivencia puede significar cosas diferentes. Aunque permanecen en el Sistema Solar y permanecen unidos gravitacionalmente al Sol, sus órbitas pueden verse alteradas enormemente. Algunos incluso pueden ser empujados hacia la Nube de Oort .

Los investigadores también tabularon los diez resultados más probables en los que se destruyen planetas.

“Determinamos las vías más comunes por las que se pueden perder los planetas, teniendo en cuenta que existe una probabilidad mayor o igual al 95 por ciento de que ningún planeta se pierda si una estrella pasa dentro de las 100 UA”, escriben.

  • Mercurio choca con el Sol (probabilidad del 2,54%).
  • Marte choca con el Sol (1,21%).
  • Venus impacta contra otro planeta (1,17%).
  • Urano es expulsado (1,06%).
  • Neptuno es expulsado (0,81%).
  • Mercurio impacta con otro planeta (0,80%).
  • La Tierra impacta con otro planeta (0,48%).
  • Saturno es expulsado (0,32%).
  • Marte impacta contra otro planeta (0,27%).
  • La Tierra choca con el Sol (0,24%).

Cuando se trata de planetas expulsados, Urano y Neptuno enfrentan las peores probabilidades. Esto no es sorprendente, ya que están más lejos del Sol y más débilmente unidos a él gravitacionalmente. Tampoco sorprende que Mercurio tenga las mayores probabilidades de colisionar con el Sol. Al ser el planeta menos masivo, enfrenta un mayor riesgo de perturbación debido a un sobrevuelo estelar.

Cuando se trata de la Tierra, existe una amplia variedad de resultados potenciales. En la lista anterior, la Tierra tiene un 0,48 por ciento de posibilidades de colisionar con otro planeta. Pero a la Tierra le espera otro destino potencial, y no es agradable de contemplar: el destierro a la Nube de Oort.

“La supervivencia a largo plazo de la Tierra en la nube de Oort no está garantizada”, afirman impasibles los autores.

Otro resultado exótico de las simulaciones que vale la pena considerar: la captura de la Tierra por la estrella que pasa. Esa simulación tenía una estrella ligeramente menos masiva que el Sol y que viajaba a una velocidad relativamente baja acercándose a nuestro Sistema Solar.

El resultado fue una devastadora aniquilación del Sistema Solar tal como lo conocemos. La Tierra abandonó al Sol y se fue con la estrella, mientras que seis de los otros planetas chocaron contra el Sol. El único planeta superviviente fue Júpiter. No es de extrañar, ya que es el planeta más masivo.

El artículo presenta una amplia gama de resultados, incluido el impacto de la Luna contra la Tierra, la captura de la Tierra y la Luna por la estrella que pasa, e incluso la destrucción de todos los planetas y sus lunas. Pero las probabilidades de que algo de esto suceda son extremadamente bajas.

Pero ¿qué posibilidades hay de que la Tierra siga siendo habitable en tal encuentro? Si se cambia la órbita de la Tierra, el planeta será más cálido o más frío como resultado.

Gráfico que compara la probabilidad de la temperatura de la Tierra con el número de planetas supervivientes.
Esta figura muestra la probabilidad de que la Tierra sobreviva en una órbita más fría o más cálida dependiendo del número de planetas supervivientes. (Raymond et al., 2023)

Hay aún más destinos potenciales. La Tierra podría sobrevivir como un planeta rebelde durante aproximadamente un millón de años hasta que la superficie se congelara. O tal vez si fuera capturado por la estrella rebelde, de alguna manera sería habitable en algún nuevo arreglo.

En última instancia, las probabilidades de un sobrevuelo estelar de 100 UA son infinitamente pequeñas. Y las simulaciones muestran que si esto sucediera, el resultado más probable, con diferencia, es que los ocho planetas sobrevivan, aunque en órbitas ligeramente diferentes a las que siguen ahora.

“A pesar de la diversidad de posibles vías evolutivas, hay muchas probabilidades de que la situación actual de nuestro Sistema Solar no cambie”, concluyen los autores.

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