Solsystemets kæmpeplaneter går i opløsning i 9 ud af 10 simuleringer

Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun har længe været betragtet som det mest holdbare maskineri i solsystemet – et sæt baner, der forventes at overleve universet mange gange. Nye simuleringer viser, at Solen selv vil bryde dette maskineri, når den dør, sandsynligvis inden for omkring en milliard år efter at være blevet en hvid dværg.

Synderen er den måde, Solen taber masse på. Tidligere beregninger antog, at en døende Sol ville afgive sine ydre lag jævnt, som en langsom lækage, hvilket strækker hver bane uden at forstyrre planeternes orden. Det nye arbejde, af Konstantin Batygin og Jim Fuller fra Caltech og Fred Adams fra University of Michigan, tager udgangspunkt i beviser for, at døende stjerner kaster deres hylstre af sig i separate, skæve udbrud.

På tværs af hundredvis af simulerede fremtider løb disse skub op. I det scenarie, forfatterne anser for tættest på observationerne, var omkring 40 % af de simulerede solsystemer allerede forstyrrede eller voldsomt omtumlede, da den hvide dværg blev dannet, og omkring ni ud af ti faldt fra hinanden inden for 3 milliarder år. I nogle simuleringer blev Saturn kastet helt ud af solsystemet. I andre byttede Uranus og Neptun plads.

Hvis resultatet holder op, ophører solsystemets ende med at være en fjern ulykke forårsaget af en forbipasserende stjerne. Det bliver en del af, hvordan Solen dør, og samme logik gælder for næsten alle planetsystemer i galaksen, fordi næsten alle stjerner ender deres liv som hvide dværge.

Hvorfor en døende Sol sparker sine egne planeter

Om cirka 5 milliarder år vil Solen svulme op til en rød kæmpe, og i løbet af sine kæmpefaser vil den miste omkring 46 % af sin masse. Med mindre masse, der holder dem, driver planeterne udad. I det jævne billede vokser hver bane med en faktor på omkring 1,85, så det ydre solsystem bliver en større, langsommere kopi af det, vi kender.

Antydningen af, at tabet ikke er jævnt, kommer fra Gaia, Den Europæiske Rumorganisations stjernekortlægningssatellit. Ved at spore par af stjerner, der kredser om hinanden på store afstande, fandt astronomer, at nyfødte hvide dværge bevæger sig, som om de var blevet sparket med omkring 0,75 km i sekundet, cirka 2.700 km/t. En stjerne, der afgav sin gas jævnt i alle retninger, ville slet ikke få noget spark.

Den førende forklaring, en ramme som Fuller for nylig foreslog, er, at en rød kæmpes hylster forlader stjernen i diskrete faner drevet af omrøringen i dens ydre lag. Teleskoper, der kombinerer lys fra flere spejle, viser allerede separate, skiftende støvskyer omkring aldrende kæmpestjerner. Hver fane skubber stjernen en smule i en tilfældig retning, og skubbene lægger sig sammen til det observerede spark.

For planeterne er et skub til Solen et skub til hver bane på én gang. I undersøgelsens referencesag modtager Solen omkring 4.600 tilbageslag på et par meter i sekundet hver, med en median på omkring 7 m/s. Hver for sig er de bitte små. Fordi de rammer på tilfældige punkter i hver planets bane, udligner de ikke hinanden, og banerne begynder at vandre. “Alt ændrer sig, når hylstret forlader stjernen i stykker,” skriver forfatterne.

Sådan gjorde de

Holdet brugte rebound, en udbredt open source-kode, der beregner, hvordan legemer bevæger sig under hinandens tyngdekraft, og parrede den med en model af Solens udvikling bygget med MESA, et standard stjerneudviklingsprogram. De fire gasgiganter startede fra deres nuværende positioner og hastigheder, og Solen mistede derefter masse langs dette modelspor.

Først kom kontrolforsøget. I mere end 60 simuleringer med jævnt massetab ændrede resultatet sig aldrig: banerne udvidede sig, forholdet mellem planeternes omløbstider forblev frosset, og systemet forblev stabilt i milliarder af år.

Derefter brød forskerne massetabet op i stykker. De kørte 672 simuleringer, hvor de varierede størrelsen af hver udstødt gaspakke fra en ti-milliontedel til en ti-tusindedel af Solens masse, og varierede, om udbruddene løb gennem alle Solens kæmpefaser eller kun den sidste, kaldet den asymptotiske kæmpegren. Hver sluttilstand blev derefter fulgt i yderligere 3 milliarder år uden forbipasserende stjerner eller andre ydre forstyrrelser.

Fra 10¹⁸ år til omkring en milliard

De tal, der erstattes, er enorme. Kaos alene blev anslået til at have brug for omkring 10¹⁸ år, en milliard milliarder år, for at destabilisere Uranus. Tilføjelse af forbipasserende stjerner, der finder de udvidede baner et lettere mål, reducerede estimatet til mellem 30 og 100 milliarder år. Universet er omkring 13,8 milliarder år gammelt.

Ved den kalibrering, forfatterne foretrækker, opløses solsystemet nu af sig selv omkring en milliard år efter, at den hvide dværg dannes, hundrede gange hurtigere end den forventede ventetid på den første forstyrrende forbipasserende stjerne. I de mest voldelige simuleringer blev Neptuns bane strakt til en excentricitet på omkring 0,5, så dens afstand til Solen ville svinge med en faktor tre mellem dens nærmeste og fjerneste punkter.

Problemet venter ikke altid på, at Solen er færdig med at dø. I 37 ud af 48 simuleringer af det foretrukne scenarie begyndte baner at krydse hinanden, før massetabet var overstået, det tidligste mens Solen stadig var en rød kæmpe, der holdt 89 % af sin nuværende masse. I et eksempel blev Saturn kastet ud inden for 2,5 millioner år efter den hvide dværgs fødsel, hvilket efterlod Uranus og Neptun låst sammen.

Isaac Newton havde mistanke om, at Jupiters og Saturns indbyrdes tiltrækning til sidst ville ødelægge planeternes orden. Laplace og Lagrange viste senere, at banerne, på deres tilnærmelsesniveau, kun oscillerer, og tre århundreders beregninger skubbede dommen længere væk. “Newtons forestillede ustabilitet er alligevel ægte. Han tog kun fejl om gerningsmanden,” konkluderer forfatterne.

Ikke alle udfald var destruktive. Nogle simuleringer fangede par af planeter i resonanser, rytmiske banemønstre, som solsystemet aldrig har haft: Jupiter og Saturn i et 5:2-forhold, eller Uranus, der fuldfører to omløb for hvert af Neptuns. I 8 ud af 672 simuleringer blev begge par fanget på én gang. Disse låste systemer var ikke mere sikre, og i de mest granulære simuleringer overlevede de lidt sjældnere end de andre.

Hvad simuleringerne ikke afgør

Alt afhænger af en størrelse, som ingen har målt direkte: hvor stor hver pust af undslipende gas er. Hvis Solen afgiver sit hylster i pakker på en ti-milliontedel af sin masse eller mindre, udligner udbruddene stort set hinanden, og solsystemet overlever som en forstørret kopi af sig selv. De voldelige udfald overtager, når pakkerne når omkring en hundredetusindedel af en solmasse.

Broen fra Gaia-sparkene til pakkestørrelsen er også en fortolkning. Den antager, at sparkene kommer fra mange uafhængige udstødninger. Forfatterne argumenterer for, at selv den lave ende af det målte område, 0,25 km i sekundet, indebærer pakker, der allerede er i det voldelige regime. De påpeger også, at deres hovedscenarie forlænger udbruddene ud over den asymptotiske kæmpegren, den fase hvor modellen er bedst kalibreret. At begrænse udbruddene til den fase fjernede ethvert tidligt brud under den røde kæmpefase, men 83 % af systemerne blev stadig ustabile inden for 3 milliarder år.

Arbejdet lader de indre planeter ude. Det følger kun de fire giganter, så Merkur, Venus, Jorden og Mars er ikke en del af beregningen. Tidligere undersøgelser satte Merkurs egen risiko til omkring 1 %: det er chancen for, at dens bane bliver ustabil, før Solen forlader sin nuværende, brintforbrændende fase.

Teorien giver også forudsigelser, som astronomer kan tjekke. Hvis døende stjerner rutinemæssigt ryster deres planeter løs, bør unge hvide dværge rejse med en population af fritsvævende planeter. I disse simuleringer blev giganterne langt oftere kastet ud end smadret sammen, og det affald, der falder ned på hvide dværge, bør for det meste komme fra klippelegemer snarere end gasgiganter, hvilket stemmer overens med det klippemateriale, der hidtil er målt i forurenede hvide dværge.

Almindelige spørgsmål om Solens død og planeterne

Vil solsystemet falde fra hinanden, når Solen dør?

Ifølge disse simuleringer, sandsynligvis ja for gasgiganterne. Hvis Solen mister sine ydre lag i tusindvis af separate udbrud, som hvide dværg-sparke antyder, blev omkring ni ud af ti simulerede systemer ustabile inden for 3 milliarder år efter, at den hvide dværg blev dannet. Med jævnt massetab forblev planeterne stabile.

Hvornår bliver Solen en rød kæmpe?

Om cirka 5 milliarder år. Solen vil derefter miste omkring 46 % af sin masse i løbet af sine kæmpefaser, før den ender som en hvid dværg på omkring 0,54 solmasser. I undersøgelsen sker bruddene under dette massetab eller i de følgende par milliarder år.

Hvad er et hvid dværg-spark?

Det er den lille hastighed, en stjerne tilsyneladende opnår, når den bliver en hvid dværg, omkring 0,75 km i sekundet ifølge Gaia-målinger af vide stjernepar. Et spark betyder, at stjernen mistede sin gas ujævnt, og hvert ujævnt udbrud skubber også eventuelle planeter i kredsløb.

Kan Saturn virkelig blive kastet ud af solsystemet?

I nogle simuleringer, ja. I en simulering blev Saturn kastet ud inden for 2,5 millioner år efter, at den hvide dværg blev dannet. Blandt gasgiganterne var udstødelser mere almindelige end kollisioner, så tabte planeter ville drive gennem galaksen som fritsvævende verdener.

Hvad kommer der nu

Undersøgelsen blev offentliggjort i The Astrophysical Journal Letters i september 2026, efter et preprint på arXiv, og fik bredere dækning den 12. oktober. Dets centrale tal kan skærpes med flere Gaia-målinger af hvide dværg-sparke og med bedre modeller af, hvordan kæmpestjerner udstøder gas. Forfatterne peger også på de planeter og det affald, der nu findes omkring hvide dværge, som en optegnelse over, hvordan hver stjerne døde, så hvert nyt system, der tælles der, tester, om Solens giganter er dødsdømte eller blot forstørrede.

Reference: Batygin et al., “Terminal Instability of the Solar System Triggered by Stochastic Solar Mass Loss,” The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aea290

Tags: astronomi, hvid dværg, Caltech, Konstantin Batygin, Solen, solsystemet