Solsystemets jätteplaneter faller isär i 9 av 10 simuleringar

Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus har länge betraktats som solsystemets mest hållbara maskineri – en uppsättning banor som förväntas överleva universum många gånger om. Nya simuleringar visar att solen själv kommer att bryta sönder det maskineriet när den dör, troligen inom ungefär en miljard år efter att den blivit en vit dvärg.

Orsaken är hur solen tappar vikt. Tidigare beräkningar utgick från att en döende sol skulle fälla sina yttre lager jämnt, som ett långsamt läckage, vilket sträcker ut varje bana utan att störa planeternas ordning. Det nya arbetet, av Konstantin Batygin och Jim Fuller vid Caltech och Fred Adams vid University of Michigan, utgår från bevis för att döende stjärnor kastar av sig sina höljen i separata, asymmetriska skurar. Varje skur ger solen en liten knuff, och planeterna känner av varenda en.

Över hundratals simulerade framtider ackumulerades dessa knuffar. I det scenario som författarna anser ligga närmast observationerna var omkring 40 procent av de simulerade solsystemen redan störda eller våldsamt omkastade när den vita dvärgen bildades, och ungefär nio av tio föll sönder inom 3 miljarder år. I vissa körningar kastades Saturnus ut ur solsystemet helt och hållet. I andra bytte Uranus och Neptunus plats.

Om resultatet står sig upphör solsystemets slut att vara en avlägsen olycka orsakad av en förbipasserande stjärna. Det blir en del av hur solen dör, och samma logik gäller nästan varje planetsystem i galaxen, eftersom nästan alla stjärnor avslutar sina liv som vita dvärgar.

Därför sparkar en döende sol på sina egna planeter

Om ungefär 5 miljarder år kommer solen att svälla upp till en röd jätte, och under sina jättefaser kommer den att förlora omkring 46 procent av sin massa. Med mindre massa som håller dem kvar driver planeterna utåt. I den jämna bilden växer varje bana med en faktor på ungefär 1,85, så det yttre solsystemet blir en större, långsammare kopia av det vi känner.

Ledtråden till att förlusten inte är jämn kommer från Gaia, Europeiska rymdorganisationens stjärnkartläggningssatellit. Genom att följa par av stjärnor som kretsar kring varandra på stora avstånd upptäckte astronomer att nybildade vita dvärgar rör sig som om de hade fått en spark på omkring 0,75 kilometer per sekund, ungefär 2 700 km/h. En stjärna som fällde sin gas jämnt i alla riktningar skulle inte få någon spark alls.

Den ledande förklaringen, en ram som Fuller nyligen föreslog, är att en röd jättes hölje lämnar stjärnan i diskreta plymer drivna av omrörningen i dess yttre lager. Teleskop som kombinerar ljus från flera speglar visar redan separata, föränderliga dammoln kring åldrande jättestjärnor. Varje plym knuffar stjärnan något i en slumpmässig riktning, och knuffarna summeras till den observerade sparken.

För planeterna är en knuff till solen en knuff till varje bana på en gång. I studiens referensfall får solen omkring 4 600 rekyler på några meter per sekund var, med en median på ungefär 7 m/s. Var för sig är de små. Eftersom de träffar vid slumpmässiga punkter i varje planets bana tar de inte ut varandra, och banorna börjar vandra. ”Allt förändras när höljet lämnar stjärnan i bitar”, skriver författarna.

Så här gjorde de

Teamet använde rebound, en allmänt använd öppen källkod som beräknar hur himlakroppar rör sig under varandras gravitation, och kopplade den till en modell av solens utveckling byggd med MESA, ett standardprogram för stjärnutveckling. De fyra jätteplaneterna startade från sina nuvarande positioner och hastigheter, och solen förlorade sedan massa längs den modellens spår.

Först kom kontrollförsöket. I fler än 60 körningar med jämn massförlust ändrades aldrig utfallet: banorna expanderade, förhållandena mellan planeternas omloppstider förblev oförändrade, och systemet förblev stabilt i miljarder år.

Sedan bröt forskarna upp massförlusten i bitar. De körde 672 simuleringar, varierande storleken på varje utstött gaspaket från en tiomiljondel till en tiotusendel av solens massa, och varierande om skurarna pågick under alla solens jättefaser eller bara den sista, kallad den asymptotiska jättegrenen. Varje sluttillstånd följdes sedan i ytterligare 3 miljarder år utan förbipasserande stjärnor eller andra yttre störningar.

Från 10¹⁸ år till ungefär en miljard

De siffror som ersätts är enorma. Enbart kaos uppskattades behöva omkring 10¹⁸ år, en miljard miljarder år, för att destabilisera Uranus. Att lägga till förbipasserande stjärnor, som finner de vidgade banorna ett lättare mål, minskade uppskattningen till mellan 30 och 100 miljarder år. Universum är omkring 13,8 miljarder år gammalt.

Vid den kalibrering som författarna föredrar löses solsystemet nu upp på egen hand ungefär en miljard år efter att den vita dvärgen bildas, hundra gånger tidigare än den förväntade väntan på den första störande förbipasserande stjärnan. I de mest våldsamma körningarna sträcktes Neptunus bana till en excentricitet på omkring 0,5, så dess avstånd från solen skulle variera med en faktor tre mellan dess närmaste och mest avlägsna punkt.

Oredan väntar inte alltid på att solen ska sluta dö. I 37 av 48 körningar av det gynnade scenariot började banor korsas innan massförlusten var över, tidigast medan solen fortfarande var en röd jätte som höll 89 procent av sin nuvarande massa. I ett exempel kastades Saturnus ut inom 2,5 miljoner år efter den vita dvärgens födelse, vilket lämnade Uranus och Neptunus låsta tillsammans.

Isaac Newton misstänkte att den ömsesidiga dragningen mellan Jupiter och Saturnus så småningom skulle förstöra planeternas ordning. Laplace och Lagrange visade senare att banorna, inom deras approximationsnivå, bara oscillerar, och tre århundraden av beräkningar sköt hela tiden domen längre bort. ”Newtons föreställda instabilitet är verklig trots allt. Han hade bara fel om förövaren”, avslutar författarna.

Inte varje utfall var destruktivt. Vissa körningar fångade par av planeter i resonanser, rytmiska banmönster som solsystemet aldrig haft: Jupiter och Saturnus i ett 5:2-förhållande, eller Uranus som fullbordar två varv för varje varv av Neptunus. I 8 av de 672 simuleringarna fångades båda paren samtidigt. Dessa låsta system var inte säkrare, och i de mest detaljerade körningarna överlevde de något mer sällan än de andra.

Vad simuleringarna inte avgör

Allt hänger på en kvantitet som ingen har mätt direkt: hur stort varje utströmmande gasbloss är. Om solen fäller sitt hölje i paket på en tiomiljondel av sin massa eller mindre, jämnas skurarna i stort sett ut och solsystemet överlever som en förstorad kopia av sig själv. De våldsamma utbrotten tar över när paketen når ungefär en hundratusendel av en solmassa.

Bron från Gaia-sparkarna till paketstorleken är också en tolkning. Den antar att sparkarna kommer från många oberoende utkastningar. Författarna argumenterar för att även den låga änden av det uppmätta intervallet, 0,25 km per sekund, innebär paket som redan befinner sig i det våldsamma området. De påpekar också att deras huvudscenario sträcker skurarna bortom den asymptotiska jättegrenen, den fas där modellen är bäst kalibrerad. Att begränsa skurarna till den fasen tog bort alla tidiga uppbrott under rödjättefasen, men ändå blev 83 procent av systemen instabila inom 3 miljarder år.

Arbetet lämnar de inre planeterna åt sidan. Det följer bara de fyra jätteplaneterna, så Merkurius, Venus, Jorden och Mars ingår inte i beräkningen. Tidigare studier satte Merkurius egen risk till omkring 1 procent: det är sannolikheten att dess bana blir instabil innan solen lämnar sin nuvarande, vätebrinnande fas.

Teorin gör också förutsägelser som astronomer kan kontrollera. Om döende stjärnor rutinmässigt skakar loss sina planeter, borde unga vita dvärgar färdas med en population av fritt flytande planeter. I dessa simuleringar kastades jätteplaneterna långt oftare ut än de krossades samman, och det skräp som faktiskt faller ner på vita dvärgar borde komma mest från steniga kroppar snarare än jätteplaneter, vilket stämmer överens med det steniga material som hittills uppmätts i förorenade vita dvärgar.

Vanliga frågor om solens död och planeterna

Kommer solsystemet att falla sönder när solen dör?

Enligt dessa simuleringar, troligen ja för jätteplaneterna. Om solen förlorar sina yttre lager i tusentals separata skurar, som vita dvärgars sparkar antyder, blev ungefär nio av tio simulerade system instabila inom 3 miljarder år efter att den vita dvärgen bildades. Med jämn massförlust förblev planeterna stabila.

När blir solen en röd jätte?

Om ungefär 5 miljarder år. Solen kommer då att förlora omkring 46 procent av sin massa under sina jättefaser innan den slutar som en vit dvärg på omkring 0,54 solmassor. I studien sker uppbrotten under den massförlusten eller under de följande miljarderna år.

Vad är en vit dvärg-spark?

Det är den lilla hastighet som en stjärna verkar få när den blir en vit dvärg, omkring 0,75 km per sekund enligt Gaia-mätningar av vida stjärnpar. En spark innebär att stjärnan förlorade sin gas ojämnt, och varje ojämn skur knuffar också eventuella planeter i omlopp.

Kan Saturnus verkligen kastas ut ur solsystemet?

I vissa simuleringar, ja. I en körning kastades Saturnus ut inom 2,5 miljoner år efter att den vita dvärgen bildades. Bland jätteplaneterna var utkastningar vanligare än kollisioner, så förlorade planeter skulle driva genom galaxen som fritt flytande världar.

Vad som kommer härnäst

Studien publicerades i The Astrophysical Journal Letters i september 2026, efter en förhandspublicering på arXiv, och fick bredare uppmärksamhet den 12 oktober. Dess centrala siffra kan skärpas med fler Gaia-mätningar av vita dvärgars sparkar och med bättre modeller av hur jättestjärnor stöter ut gas. Författarna pekar också på de planeter och det skräp som nu hittas kring vita dvärgar som en registrering av hur varje stjärna dog, så varje nytt system som räknas där testar om solens jätteplaneter är dömda eller bara förstorade.

Referens: 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

Taggar: astronomi, vit dvärg, Caltech, Konstantin Batygin, solen, solsystemet