遠い未来、太陽系は接近する恒星によって解体されてしまうかもしれない

2020年12月10日 11時28分

惑星を飲み込みつつある赤色超巨星を描いた想像図（Credit: Penn State）

人間のタイムスケールからすれば永遠に輝き続けるように思える太陽も、今のままで存在し続けることはありません。誕生からおよそ46億年が経ったとされる太陽は数十億年後には大きく膨張し、赤色巨星となって外層からガスや塵などの物質を放出。その後、残った中心部分が白色矮星に進化することで、恒星としての一生を終えることになるとされています。

赤色巨星になった太陽は地球の公転軌道付近まで膨張し、今後70億年の間に質量のおよそ半分を損失するとみられています。地球をはじめとした太陽の近くを周回する惑星は姿を消してしまうと思われるいっぽうで、木星から海王星までの太陽から離れた軌道を周回する惑星は生き延びるのではないかと考えられています。

では、白色矮星になった太陽を中心とした太陽系は、その後も存続するのでしょうか。カリフォルニア大学ロサンゼルス校のJon Zink氏らの研究グループによると、遠い未来……今から1000億年後までに太陽系からすべての惑星が放り出される可能性があるといいます。

前述のように、赤色巨星になった太陽はガスを放出することで質量を失い徐々に軽くなっていくため、木星、土星、天王星、海王星は今よりも外側の軌道へ移動していくとみられています。研究グループは、天の川銀河に存在する別の恒星がおよそ2000万年ごとに太陽へ接近し、通過していくことに注目。接近通過する恒星の影響も考慮したシミュレーションの結果をもとに、混乱を生き延びつつも公転軌道が大きくなった結果として通過する恒星の影響を受けやすくなった4つの惑星は、今後約300億年以内に混沌とした状態に陥り、惑星どうしの相互作用によって次々と太陽系から放り出されることになるだろうと指摘します。

いっぽう、3つ目の惑星が放り出された後に残る太陽系最後の惑星は、相互作用の結果として彗星のような楕円形の軌道を描きつつも、しばらくは太陽を周回し続けるといいます。しかしその最後の惑星も、白色矮星になった太陽から200天文単位（※）以内を接近通過する恒星の影響を受けることで、今後約1000億年以内に太陽系から飛び出してしまうだろうと研究グループは考えています。ビッグバンから約138億年とされる宇宙の年齢からするとまだまだ先のことに思えますが、研究グループは、これまでの予想よりもずっと早く太陽系が解体される可能性があるとしています。

※…1天文単位＝約1億5000万km。太陽から地球までの平均距離に由来する

なお、生まれ故郷の太陽系を離れてしまった惑星は「自由浮遊惑星（英：free-floating planet、rogue planet）」として宇宙をさまようことになるだろうといいます。恒星を離れて単独で存在する自由浮遊惑星は、天の川銀河だけでも数千億個存在するのではないかとも予想されています。研究グループは、太陽系外惑星も今回のシミュレーションのように惑星系から放り出される可能性があるとした上で、時間の経過とともに自由浮遊惑星の数は増えていくだろうと結論付けています。