Ifølge moderne koncepter begyndte dannelsen af solsystemet for omkring 4,6 milliarder år siden med gravitationssammenbrud af en lille del af en gigantisk interstellar molekylær sky . Det meste af stoffet endte i sammenbruddets gravitationscenter, efterfulgt af dannelsen af en stjerne - Solen . Stoffet, der ikke faldt ind i midten, dannede en protoplanetarisk skive , der roterede omkring det , hvorfra planeterne , deres satellitter , asteroider og andre små kroppe i solsystemet efterfølgende blev dannet .
Gas- og støvskyen, hvori Solen og stjernerne nærmest den blev dannet, er sandsynligvis opstået som følge af eksplosionen af en supernova med en masse på omkring 30 solmasser, hvorefter tunge og radioaktive grundstoffer kom ind i rummet . I 2012 foreslog astronomer at opkalde denne supernova Coatlicue efter den aztekiske gudinde [1] .
Hypotesen om dannelsen af solsystemet ud fra en gas- og støvsky - tågehypotesen - blev oprindeligt foreslået i det 18. århundrede af Emmanuel Swedenborg , Immanuel Kant og Pierre-Simon Laplace . I fremtiden fandt dets udvikling sted med deltagelse af mange videnskabelige discipliner, herunder astronomi , fysik , geologi og planetologi . Med fremkomsten af rumalderen i 1950'erne, samt opdagelsen af planeter uden for solsystemet ( exoplaneter ) i 1990'erne, har denne model gennemgået flere tests og forbedringer for at forklare nye data og observationer.
Ifølge den aktuelt accepterede hypotese begyndte dannelsen af solsystemet for omkring 4,6 milliarder år siden med gravitationssammenbrud af en lille del af en gigantisk interstellar gas- og støvsky . Generelt kan denne proces beskrives som følger:
Tidligere troede man, at alle planeterne dannede sig omtrent i de baner, hvor de er nu, men i slutningen af det 20. og begyndelsen af det 21. århundrede ændrede dette synspunkt sig radikalt. Man mener nu, at solsystemet ved begyndelsen af dets eksistens så helt anderledes ud, end det ser ud nu [2] . Ifølge moderne begreber var det ydre solsystem meget mere kompakt i størrelse, end det er nu, Kuiperbæltet var meget tættere på Solen, og i det indre solsystem, udover de himmellegemer, der har overlevet den dag i dag, der var andre genstande, der ikke var mindre i størrelse end Merkur .
I slutningen af den planetariske epoke var det indre solsystem beboet af 50-100 protoplaneter varierende i størrelse fra måne til Mars [3] [4] . Yderligere vækst i størrelsen af himmellegemer skyldtes kollisioner og sammensmeltninger af disse protoplaneter med hinanden. Så f.eks. mistede Merkur som følge af et af sammenstødene det meste af sin kappe [5] , mens det som følge af et andet, det såkaldte. kæmpe kollision (muligvis med den hypotetiske planet Theia ), blev Jordens satellit Måne født . Denne fase af kollisioner fortsatte i omkring 100 millioner år, indtil de 4 massive himmellegemer, der kendes i dag, blev efterladt i kredsløb [6] . Der er også en hypotese om meget kortere dannelsesperioder for de terrestriske planeter [7] .
Et af de uløste problemer ved denne model er, at den ikke kan forklare, hvordan de oprindelige baner for protoplanetariske objekter, som skulle have en høj excentricitet for at kollidere med hinanden, som følge heraf kunne give anledning til stabile og tæt på cirkulære kredsløb for de resterende fire planeter [3] . Ifølge en af hypoteserne blev disse planeter dannet på et tidspunkt, hvor det interplanetariske rum stadig indeholdt en betydelig mængde gas- og støvmateriale, som på grund af friktion reducerede planeternes energi og gjorde deres kredsløb glattere [4] . Denne samme gas skulle dog have forhindret forekomsten af en stor forlængelse i protoplaneternes indledende kredsløb [6] .
En anden hypotese antyder, at korrektionen af de indre planeters kredsløb ikke skete på grund af interaktion med gas, men på grund af interaktion med de resterende mindre legemer af systemet. Da store kroppe passerede gennem en sky af små objekter, blev sidstnævnte på grund af gravitationspåvirkningen trukket ind i områder med en højere tæthed og skabte dermed "tyngdehøjderygge" langs de store planeters vej. Den stigende gravitationspåvirkning fra disse "rygge", fik ifølge denne hypotese planeterne til at bremse og gå ind i en mere afrundet bane [8] .
Den ydre grænse for det indre solsystem ligger mellem 2 og 4 AU. e. fra Solen og repræsenterer asteroidebæltet . Hypoteser om eksistensen af en planet mellem Mars og Jupiter (for eksempel den hypotetiske planet Phaeton ) blev fremsat, men blev til sidst ikke bekræftet , som i de tidlige stadier af dannelsen af solsystemet kollapsede, så de asteroider, der dannede bæltet blev dets fragmenter. Ifølge moderne synspunkter var der ingen enkelt protoplanet - kilden til asteroider. Til at begynde med indeholdt asteroidebæltet nok stof til at danne 2-3 planeter på størrelse med jorden. Dette område indeholdt et stort antal planetesimaler , som klæbede sammen og dannede stadig større objekter. Som et resultat af disse fusioner blev omkring 20-30 protoplaneter med størrelser fra månen til Mars dannet i asteroidebæltet [9] . Men fra det tidspunkt, hvor planeten Jupiter blev dannet i relativ nærhed af bæltet , tog udviklingen af denne region en anden vej [3] . Kraftige orbitale resonanser med Jupiter og Saturn, såvel som gravitationsinteraktioner med mere massive protoplaneter i dette område, ødelagde allerede dannede planetesimaler. Da planetesimalerne kom ind i resonansområdet, da de passerede i nærheden af en gigantisk planet, modtog planetesimalerne yderligere acceleration, styrtede ind i nabo himmellegemer og knuste i stedet for jævnt at smelte sammen [10] .
Efterhånden som Jupiter migrerede til midten af systemet , blev de resulterende forstyrrelser mere og mere udtalte [11] . Som et resultat af disse resonanser ændrede planetesimaler excentriciteten og hældningen af deres baner og blev endda smidt ud af asteroidebæltet [9] [12] . Nogle af de massive protoplaneter blev også smidt ud af asteroidebæltet af Jupiter, mens andre protoplaneter sandsynligvis migrerede ind i det indre solsystem, hvor de spillede den sidste rolle i at øge massen af de få tilbageværende jordiske planeter [9] [13] [ 14] . I denne udtømningsperiode bevirkede indflydelsen fra de gigantiske planeter og massive protoplaneter, at asteroidebæltet blev "tyndt" til kun 1 % af Jordens masse, hvilket hovedsageligt var små planetesimaler [12] . Denne værdi er dog 10-20 gange større end den aktuelle værdi af massen af asteroidebæltet, som nu er 1/2000 af Jordens masse [15] . Det menes, at den anden udtømningsperiode, som bragte massen af asteroidebæltet til dens nuværende værdier, begyndte, da Jupiter og Saturn gik ind i en 2:1 orbital resonans .
Det er sandsynligt, at perioden med gigantiske kollisioner i historien om det indre solsystem spillede en vigtig rolle i at opnå Jordens vandforsyning (~6⋅10 21 kg). Faktum er, at vand er et for flygtigt stof til at opstå naturligt under dannelsen af Jorden. Mest sandsynligt blev det bragt til Jorden fra de ydre, koldere områder af solsystemet [16] . Måske var det protoplaneterne og planetesimalerne smidt ud af Jupiter uden for asteroidebæltet, der bragte vand til Jorden [13] . Andre kandidater til rollen som hovedleverandørerne af vand er også kometerne i hovedasteroidebæltet, opdaget i 2006 [16] [17] , mens kometer fra Kuiperbæltet og fra andre fjerntliggende områder angiveligt ikke bragte mere end 6 % af vand til Jorden [18] [19] .
Ifølge nebularhypotesen er de to ydre planeter i solsystemet på den "forkerte" placering. Uranus og Neptun , solsystemets "isgiganter", er placeret i et område, hvor den reducerede tæthed af materialet i tågen og lange omløbsperioder gjorde dannelsen af sådanne planeter til en meget usandsynlig begivenhed. Det menes, at disse to planeter oprindeligt blev dannet i kredsløb nær Jupiter og Saturn, hvor der var meget mere byggemateriale, og først efter hundreder af millioner af år migrerede til deres moderne positioner [20] .
Planetarisk migration er i stand til at forklare eksistensen og egenskaberne af de ydre områder af solsystemet [21] . Ud over Neptun indeholder solsystemet Kuiperbæltet , den spredte skive og Oortskyen , som er åbne klynger af små iskolde legemer, der giver anledning til de fleste af de kometer , der observeres i solsystemet [22] . Kuiperbæltet er i øjeblikket placeret i en afstand på 30–55 AU. e. fra Solen begynder den spredte skive ved 100 AU. e. fra Solen, og Oort-skyen er 50.000 a.u. e. fra den centrale armatur. Men tidligere var Kuiperbæltet meget tættere og tættere på Solen. Dens ydre kant var cirka 30 AU. e. fra Solen, mens dens inderkant var placeret direkte bag Uranus og Neptuns baner, som igen var tættere på Solen (ca. 15-20 AU), og desuden var Uranus længere fra Solen end Neptun [21] .
Efter dannelsen af solsystemet fortsatte banerne for alle de gigantiske planeter med at ændre sig langsomt under påvirkning af interaktioner med et stort antal resterende planetesimaler. Efter 500-600 millioner år (4 milliarder år siden) gik Jupiter og Saturn ind i en 2:1 orbital resonans; Saturn lavede én omdrejning omkring Solen i præcis den tid, hvor Jupiter lavede 2 omdrejninger [21] . Denne resonans skabte et gravitationstryk på de ydre planeter, hvilket fik Neptun til at undslippe Uranus kredsløb og styrte ind i det gamle Kuiperbælte. Af samme grund begyndte planeterne at kaste de iskolde planetesimaler, der omgav dem, ind i det indre af solsystemet, mens de selv begyndte at bevæge sig væk udad. Denne proces fortsatte på lignende måde: under påvirkning af resonans blev planetesimaler kastet ind i systemets indre af hver efterfølgende planet, som de mødte på deres vej, og planeternes kredsløb bevægede sig længere væk [21] . Denne proces fortsatte, indtil planetesimalerne kom ind i Jupiters zone med direkte indflydelse, hvorefter denne planets enorme tyngdekraft sendte dem i stærkt elliptiske baner eller endda smed dem ud af solsystemet. Dette arbejde flyttede til gengæld Jupiters bane lidt indad [~ 1] . Objekter slynget ud af Jupiter i stærkt elliptiske baner dannede Oort-skyen, og kroppe, der blev slynget ud ved at migrere Neptun, dannede det moderne Kuiper-bælte og den spredte skive [21] . Dette scenarie forklarer, hvorfor den spredte skive og Kuiperbæltet har en lav masse. Nogle af de udstødte objekter, inklusive Pluto, kom til sidst i gravitationsresonans med Neptuns kredsløb [23] . Gradvist friktion med den spredte skive gjorde Neptuns og Uranus' baner glatte igen [21] [24] .
Der er også en hypotese om den femte gaskæmpe , som gennemgik en radikal migration og blev skubbet ud under dannelsen af det moderne udseende af solsystemet til dets fjerne udkanter (som blev den hypotetiske planet Tyukhe eller en anden " Planet X ") eller selv ud over det (at blive en forældreløs planet ). Ifølge modellen af astronomen David Nesvorny fra Southwestern Research Institute i Boulder (Colorado, USA) skubbede den femte gigantiske planet for 4 milliarder år siden ved sin tyngdekraft Neptun ud af sin daværende bane nær Jupiter og Saturn, til et nyt sted i selve periferien af solsystemet, hinsides Uranus. Under denne Neptun-odyssé blev mindre planeter smidt ud af deres kredsløb af gravitationskræfter, som derefter dannede kernen i det nuværende Kuiperbælt . Selve den femte kæmpeplanet blev ifølge Nesvorna-modellen slynget ud af solsystemet for altid [25] .
Hypotesen om tilstedeværelsen af en massiv planet ud over Neptuns kredsløb blev fremsat af Konstantin Batygin og Michael Brown den 20. januar 2016, baseret på en analyse af kredsløbene for seks trans-neptunske objekter . Dens estimerede masse, brugt i beregningerne, var cirka 10 jordmasser, og revolutionen omkring Solen tog formodentlig fra 10.000 til 20.000 jordår [2] .
I begyndelsen af marts 2016 foreslog en gruppe videnskabsmænd fra Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics og University of Michigan , baseret på Monte Carlo-simuleringer , at hvis Jupiter kastede Planet Nine ind i en langstrakt bane på ret tidlige stadier af planetarisk migration, så 4,5 milliarder års eksistens og Under udviklingen af solsystemet var der 10-15 % sandsynlighed for, at den niende planet fløj ud af solsystemet, når den passerede en anden stjerne i tæt afstand fra Solen. Det betyder, at i hele planetsystemets historie nærmede den niende planet sig ikke tæt nok på massive objekter [26] .
Det menes, at i modsætning til de ydre planeter undergik systemets indre kroppe ikke væsentlige migrationer, da deres baner efter en periode med kæmpekollisioner forblev stabile [6] .
Gravitationsopløsningen af det gamle asteroidebælte startede sandsynligvis den kraftige bombardementperiode for omkring 4 milliarder år siden, 500-600 millioner år efter dannelsen af solsystemet. Denne periode varede flere hundrede millioner år, og dens konsekvenser er stadig synlige på overfladen af geologisk inaktive kroppe i solsystemet, såsom Månen eller Merkur, i form af talrige nedslagskratere. Og det ældste bevis på liv på Jorden går tilbage til 3,8 milliarder år siden, næsten umiddelbart efter afslutningen af den sene tunge bombardementperiode.
Kæmpekollisioner er en normal (omend sjælden på det seneste) del af solsystemets udvikling. Bevis på dette er kometen Shoemaker-Levys kollision med Jupiter i 1994, et himmellegemes fald på Jupiter i 2009 og et meteoritkrater i Arizona. Dette tyder på, at processen med tilvækst i solsystemet endnu ikke er afsluttet, og derfor udgør en fare for livet på Jorden.
Naturlige satellitter dannet omkring de fleste af planeterne i solsystemet, såvel som mange andre kroppe. Der er tre hovedmekanismer for deres dannelse:
Jupiter og Saturn har mange satellitter, såsom Io , Europa , Ganymedes og Titan , som sandsynligvis er dannet af skiver omkring disse kæmpeplaneter på samme måde, som disse planeter selv er dannet af en skive omkring den unge Sol. Dette indikeres af deres store størrelse og nærhed til planeten. Disse egenskaber er umulige for satellitter erhvervet ved fangst, og planeternes gasformige struktur umuliggør hypotesen om dannelsen af måner ved kollision af en planet med en anden krop.
Astronomer vurderer, at solsystemet ikke vil gennemgå ekstreme ændringer, før Solen løber tør for brintbrændstof. Denne milepæl vil markere begyndelsen på Solens overgang fra hovedsekvensen af Hertzsprung-Russell-diagrammet til den røde kæmpefase . Selv i fasen af hovedsekvensen af en stjerne fortsætter solsystemet med at udvikle sig.
Solsystemet er et kaotisk system [27] , hvor planeternes kredsløb er uforudsigelige over en meget lang periode. Et eksempel på denne uforudsigelighed er Neptun - Pluto -systemet , som er i en 3:2 orbital resonans . På trods af at selve resonansen vil forblive stabil, er det umuligt med nogen tilnærmelse at forudsige Plutos position i dens kredsløb i mere end 10-20 millioner år ( Lyapunov-tid ) [28] . Et andet eksempel er hældningen af Jordens rotationsakse , som på grund af friktion i Jordens kappe forårsaget af tidevandsinteraktioner med Månen ikke kan beregnes fra et tidspunkt mellem 1,5 og 4,5 milliarder år ude i fremtiden [29] .
De ydre planeters kredsløb er kaotiske på store tidsskalaer: deres Lyapunov-tid er 2-230 millioner år [30] . Dette betyder ikke kun, at planetens position i kredsløb fra dette tidspunkt i fremtiden ikke kan bestemmes med nogen tilnærmelse, men selve kredsløbene kan ændre sig på ekstreme måder. Systemets kaos kan manifestere sig stærkest i en ændring i kredsløbets excentricitet , hvor planeternes kredsløb bliver mere eller mindre elliptiske [31] .
Solsystemet er stabilt i den forstand, at ingen planet kan kollidere med en anden eller blive smidt ud af systemet i løbet af de næste par milliarder år [30] . Ud over denne tidsramme, for eksempel inden for 5 milliarder år, kan excentriciteten af Mars kredsløb vokse til en værdi på 0,2, hvilket vil føre til skæringspunktet mellem Mars og Jordens kredsløb og dermed til en reel trussel om en kollision. I samme tidsrum kan excentriciteten af Merkurs bane stige endnu mere, og efterfølgende kan en tæt passage nær Venus kaste Merkur ud af Solsystemet [27] , eller bringe den på kollisionskurs med selve Venus eller med jorden [ 32] .
Udviklingen af månesystemer af planeter er bestemt af tidevandsinteraktioner mellem systemets kroppe. På grund af forskellen i tyngdekraften, der virker på planeten fra siden af satellitten, i dens forskellige regioner (fjernere områder tiltrækkes svagere, mens tættere er stærkere), ændres planetens form - det ser ud til at være lidt strakt i retning af satellitten. Hvis retningen for satellittens omdrejningsretning rundt om planeten falder sammen med planetens rotationsretning, og samtidig roterer planeten hurtigere end satellitten, så vil denne "tidevandsbakke" af planeten konstant "løbe væk" fremad ift. til satellitten. I denne situation vil vinkelmomentet af planetens rotation blive overført til satellitten. Dette vil føre til, at satellitten vil modtage energi og gradvist bevæge sig væk fra planeten, mens planeten vil miste energi og rotere langsommere og langsommere.
Jorden og Månen er et eksempel på en sådan konfiguration. Månens rotation er tidevandsfast i forhold til Jorden: perioden for Månens omdrejning omkring Jorden (i øjeblikket omkring 29 dage) falder sammen med perioden for Månens rotation omkring sin akse, og derfor er Månen altid vendt mod Jorden ved samme side. Månen bevæger sig gradvist væk fra jorden, mens jordens rotation gradvist aftager. Om 50 milliarder år, hvis de overlever Solens udvidelse, vil Jorden og Månen blive tidevandslåst til hinanden. De vil gå ind i den såkaldte spin-kredsløbsresonans, hvor Månen vil dreje rundt om Jorden om 47 dage, rotationsperioden for begge legemer omkring dens akse vil være den samme, og hver af himmellegemerne vil altid være synlige kun fra den ene side for sin partner [33] [34] .
Andre eksempler på denne konfiguration er systemerne for de galilæiske satellitter fra Jupiter [35] , såvel som de fleste af de store satellitter fra Saturn [36] .
Et andet scenarie venter på systemer, hvor satellitten bevæger sig hurtigere rundt om planeten, end den roterer rundt om sig selv, eller hvor satellitten bevæger sig i den modsatte retning af planetens rotation. I sådanne tilfælde halter tidevandsdeformationen af planeten konstant efter satellittens position. Dette vender retningen for overførsel af vinkelmomentum mellem legemer, hvilket igen vil føre til en acceleration af planetens rotation og en reduktion af satellittens kredsløb. Med tiden vil satellitten gå i spiral mod planeten, indtil den på et tidspunkt enten falder til overfladen eller i planetens atmosfære, eller bliver revet fra hinanden af tidevandskræfter, og derved dannes en planetring . En sådan skæbne venter Mars Phobos satellit (om 30-50 millioner år) [37] , satellitten for Neptun Triton (om 3,6 milliarder år) [38] , Jupiters Metis og Adrastea [39] , og mindst 16 Uranus og Neptuns små måner . Uranus' satellit Desdemona kan endda kollidere med en nabomåne [40] .
Og endelig, i den tredje type konfiguration, er planeten og satellitten tidevandsfikserede i forhold til hinanden. I dette tilfælde er "tidevandsbakken" altid placeret nøjagtigt under satellitten, der er ingen overførsel af vinkelmomentum, og som et resultat ændres omløbsperioden ikke. Et eksempel på en sådan konfiguration er Pluto og Charon [41] .
Før Cassini-Huygens ekspeditionen i 2004 troede man, at Saturns ringe var meget yngre end solsystemet, og at de ikke ville holde mere end 300 millioner år. Det blev antaget, at tyngdekraftens vekselvirkninger med Saturns måner gradvist ville flytte den yderste kant af ringene tættere på planeten, mens Saturns tyngdekraft og bombardering af meteoritter ville afslutte arbejdet og fuldstændigt rydde rummet omkring Saturn [42] . Data fra Cassini-missionen tvang dog videnskabsmænd til at genoverveje dette synspunkt. Observationer har registreret isblokke af materiale op til 10 km i diameter, som er i en konstant proces med knusning og omdannelse, som konstant fornyer ringene. Disse ringe er meget mere massive end andre gasgiganters. Det er denne store masse, der menes at have bevaret ringene i 4,5 milliarder år siden Saturn blev dannet, og som sandsynligvis vil beholde dem i de næste milliard år [43] .
I en fjern fremtid vil de største ændringer i solsystemet være forbundet med en ændring i Solens tilstand på grund af dens aldring. Efterhånden som Solen forbrænder sine reserver af brintbrændstof, bliver den varmere og vil som et resultat opbruge brintreserverne hurtigere og hurtigere. Som følge heraf stiger Solens lysstyrke med 10 % hvert 1,1 milliard år [44] . Efter 1 milliard år vil solsystemets cirkumstellare beboelige zone på grund af en stigning i solstråling blive flyttet ud over grænserne for den moderne jords bane. Jordens overflade vil gradvist varme op så meget, at tilstedeværelsen af vand i flydende tilstand bliver umulig på den. Fordampning af havene vil skabe en drivhuseffekt , som vil føre til en endnu mere intens opvarmning af Jorden. På dette stadium af Jordens eksistens vil eksistensen af liv på Jordens overflade blive umulig [45] [46] . Det ser dog ud til, at Mars ' overfladetemperatur gradvist vil stige i denne periode . Vand og kuldioxid frosset i planetens tarme vil begynde at blive frigivet til atmosfæren, og dette vil føre til skabelsen af en drivhuseffekt, hvilket yderligere øger opvarmningshastigheden af overfladen. Som et resultat vil Mars atmosfære nå betingelser, der ligner Jordens, og dermed kan Mars meget vel blive et potentielt tilflugtssted for liv i fremtiden [47] .
Omkring 3,5 milliarder år fra nu vil forholdene på Jordens overflade ligne dem på planeten Venus i dag : havene vil stort set fordampe, og alt liv vil gradvist dø ud [44] .
Omkring 7,7 milliarder år fra nu af vil Solens kerne blive så varm, at den vil starte processen med at brænde brint i den omgivende skal [45] . Dette vil medføre en kraftig udvidelse af stjernens ydre lag, og dermed vil Solen gå ind i en ny fase af sin udvikling og blive til en rød kæmpe [48] . I denne fase vil solens radius være 1,2 AU. e., hvilket er 256 gange dens nuværende radius. En multipel stigning i stjernens overflade vil føre til et fald i overfladetemperaturen (ca. 2600 K) og en stigning i lysstyrken (2700 gange den nuværende værdi). Overflademasserne af gasser vil forsvinde ret hurtigt på grund af solvindens påvirkning, hvilket resulterer i, at omkring 33 % af dens masse vil blive ført bort i det omgivende rum [45] [49] . Det er sandsynligt, at Saturns måne Titan i løbet af denne periode vil nå betingelser, der er acceptable for livstøtte [50] [51] .
Når den udvider sig, vil Solen fuldstændig opsluge planeterne Merkur og sandsynligvis Venus [52] . Jordens skæbne er i øjeblikket ikke godt forstået. På trods af, at Solens radius vil omfatte den moderne jordbane, vil tabet af masse fra stjernen og som følge heraf et fald i tiltrækningskraften føre til bevægelse af planetbaner til større afstande [45] . Det er muligt, at dette vil gøre det muligt for Jorden og Venus at bevæge sig til en højere bane og undgå absorption af moderstjernen [49] , dog viser undersøgelser i 2008, at Jorden højst sandsynligt stadig vil blive absorberet af Solen på grund af tidevandsinteraktioner med dens ydre skal [45] .
Den gradvise forbrænding af brint i områderne omkring solkernen vil føre til en stigning i dens masse, indtil den når en værdi på 45 % af stjernens masse. På dette tidspunkt vil dens tæthed og temperatur blive så høj, at der vil opstå en heliumflash , og processen med termonuklear fusion af helium til kulstof vil begynde . I denne fase vil Solen falde i størrelse fra de tidligere 250 til 11 radier. Dens lysstyrke vil falde fra 3000 til 54 gange niveauet for den moderne Sol, og overfladetemperaturen vil stige til 4770 K. Helium-til-carbon-fusionsfasen vil have en stabil karakter, men vil kun vare omkring 100 millioner år. Gradvist, som i brintforbrændingsfasen, vil heliumreserver fra områderne omkring kernen blive fanget i reaktionen, hvilket vil føre til stjernens re-ekspansion, og den vil igen blive en rød kæmpe. Denne fase vil overføre Solen til den asymptotiske kæmpegren af Hertzsprung-Russell-diagrammet . På dette stadium vil Solens lysstyrke stige med en faktor 2090 i forhold til den nuværende, og overfladetemperaturen vil falde til 3500 K [45] . Denne fase af Solens eksistens vil vare omkring 30 millioner år. I fremtiden vil solvinden (spredning af partikler af stjerneskallen) begynde at stige, og de resterende ydre lag af Solen vil blive kastet ud i det ydre rum i form af kraftige stråler af stjernestof. Det udstødte stof danner en glorie kaldet en planetarisk tåge , som vil bestå af forbrændingsprodukterne fra de sidste faser - helium og kulstof. Dette stof vil deltage i berigelsen af det interstellare rum med tunge elementer, der er nødvendige for dannelsen af de næste generationers kosmiske legemer [53] .
Processen med at kaste de ydre lag af Solen er et relativt stille fænomen sammenlignet med for eksempel en supernovaeksplosion . Det repræsenterer en betydelig stigning i styrken af solvinden, ikke nok til at ødelægge nærliggende planeter. Men en stjernes massive tab af masse vil få planeterne til at bevæge sig ud af deres baner, hvilket kaster solsystemet ud i kaos. Nogle af planeterne kan kollidere med hinanden, nogle kan forlade solsystemet, nogle kan forblive på en fjern afstand [54] . Om omkring 75.000 år vil der kun være en lille central kerne tilbage af en rød kæmpe - en hvid dværg , et lille, men meget tæt rumobjekt. Resten af massen vil være omkring 50 % af, hvad Solen har i dag, og dens massefylde vil nå op på to millioner tons per kubikcentimeter [55] . Størrelsen af denne stjerne vil være sammenlignelig med jordens størrelse. I starten kan denne hvide dværg have en lysstyrke på 100 gange Solens moderne lysstyrke. Det vil udelukkende være sammensat af degenereret kulstof og oxygen , men vil aldrig være i stand til at nå temperaturer, der er tilstrækkelige til at begynde syntesen af disse elementer. Således vil den hvide dværgsol gradvist køle ned og blive svagere og koldere [56] .
Når Solen dør, vil dens tyngdekraftspåvirkning på de kroppe, der cirkulerer rundt (planeter, kometer, asteroider), svækkes på grund af stjernens massetab. I løbet af denne periode vil den endelige konfiguration af solsystemets objekter blive nået. Banerne for alle overlevende planeter vil bevæge sig til større afstande: Merkur vil ophøre med at eksistere [57] , hvis Venus, Jorden og Mars stadig eksisterer, vil deres baner ligge cirka 1,4 AU. e. ( 210.000.000 km ), 1,9 a. e. ( 280.000.000 km ) og 2,8 a. e. ( 420.000.000 km ). Disse og alle tilbageværende planeter vil være kolde, mørke verdener blottet for enhver form for liv [49] . De vil fortsætte med at kredse om deres døde stjerne, og deres hastighed vil blive væsentligt svækket på grund af stigningen i afstanden fra Solen og faldet i tyngdekraften. 2 milliarder år senere, når Solen køler ned til 6000-8000 K, vil kulstof og ilt i Solens kerne størkne, 90 % af kernens masse vil antage en krystallinsk struktur [58] . I sidste ende, efter mange flere milliarder af år som hvid dværg, vil Solen helt holde op med at udsende synligt lys, radiobølger og infrarød stråling i det omgivende rum og blive til en sort dværg [59] . Hele Solens historie fra dens fødsel til død vil tage cirka 12,4 milliarder år [55] .
Solsystemet bevæger sig gennem Mælkevejsgalaksen i en cirkulær bane i en afstand på omkring 30.000 lysår fra det galaktiske centrum med en hastighed på 220 km/s. Omdrejningsperioden omkring galaksens centrum, det såkaldte galaktiske år , er cirka 220-250 millioner år for solsystemet. Siden begyndelsen af sin dannelse har solsystemet foretaget mindst 20 omdrejninger omkring galaksens centrum [60] .
Mange videnskabsmænd mener, at solsystemets passage gennem galaksen påvirker hyppigheden af masseudryddelser af dyreverdenen i fortiden. Ifølge en af hypoteserne ændrer Solens lodrette svingninger i dens kredsløb omkring det galaktiske centrum, hvilket fører til Solens regelmæssige krydsning af det galaktiske plan, kraften af indflydelsen fra de galaktiske tidevandskræfter på solsystemet. Når Solen er uden for den galaktiske skive, er indflydelsen af galaktiske tidevandskræfter mindre; når den vender tilbage til den galaktiske skive - og det sker hvert 20.-25. million år - falder den under påvirkning af meget kraftigere tidevandskræfter. Dette øger ifølge matematiske modeller frekvensen af kometer , der ankommer fra Oort-skyen til solsystemet med 4 størrelsesordener, og øger derfor i høj grad sandsynligheden for globale katastrofer som følge af kometers fald til Jorden [61] .
Mange bestrider dog denne hypotese og hævder, at Solen allerede er nær det galaktiske plan, men den sidste masseudryddelse var for 15 millioner år siden. Derfor kan den lodrette position af solsystemet i forhold til det galaktiske plan ikke i sig selv forklare periodiciteten af masseudryddelser på Jorden, men det er blevet foreslået, at disse udryddelser kan være forbundet med Solens passage gennem galaksens spiralarme . Spiralarme indeholder ikke kun store klynger af molekylære skyer , hvis tyngdekraft kan deformere Oort-skyen, men også et stort antal lyseblå kæmper , som lever i relativt kort tid, og dør, eksploderer i supernovaer , farlige for alt liv i nærheden [ 62] .
På trods af at langt de fleste galakser i universet bevæger sig væk fra Mælkevejen, nærmer Andromedagalaksen , som er den største galakse i den lokale gruppe , sig tværtimod den med en hastighed på 120 km/s [ 63] . Om 2 milliarder år vil Mælkevejen og Andromeda støde sammen, og som følge af denne kollision er begge galakser deformeret. De ydre spiralarme kollapser, men "tidevandshaler" dannes, forårsaget af tidevandsinteraktion mellem galakser. Sandsynligheden for, at solsystemet som et resultat af denne hændelse vil blive udstødt fra Mælkevejen ind i halen er 12 %, og sandsynligheden for, at Andromeda fanger solsystemet, er 3 % [63] . Efter en række tangentielle kollisioner, der øger sandsynligheden for udstødning af solsystemet fra Mælkevejen op til 30% [64] , vil deres centrale sorte huller smelte sammen til ét. Efter 7 milliarder år vil Mælkevejen og Andromeda fuldføre deres fusion og blive til en gigantisk elliptisk galakse . Under fusionen af galakser vil den interstellare gas på grund af den øgede tyngdekraft blive intenst tiltrukket af galaksens centrum. Hvis der er nok af denne gas, kan det føre til det såkaldte udbrud af stjernedannelse i den nye galakse [63] . Gassen, der falder ind i centrum af galaksen, vil aktivt føde det nydannede sorte hul og gøre det til en aktiv galaktisk kerne . I løbet af denne epoke er det sandsynligt, at solsystemet vil blive skubbet ind i den ydre glorie af den nye galakse, hvilket vil gøre det muligt for det at forblive i sikker afstand fra strålingen fra disse grandiose kollisioner [63] [64] .
Det er en almindelig misforståelse, at en kollision af galakser næsten helt sikkert vil ødelægge solsystemet, men det er ikke helt sandt. På trods af at tyngdekraften af forbipasserende stjerner er ganske i stand til at gøre dette, er afstanden mellem individuelle stjerner så stor, at sandsynligheden for en destruktiv indflydelse fra enhver stjerne på solsystemets integritet under en galaktisk kollision er meget lille. Solsystemet vil højst sandsynligt opleve påvirkningen af galaksernes kollision som helhed, men placeringen af planeterne og solen indbyrdes vil forblive uforstyrret [65] .
Men over tid stiger den samlede sandsynlighed for, at solsystemet bliver ødelagt af tyngdekraften af forbipasserende stjerner, gradvist. Forudsat at universet ikke ender i en stor klemme eller stor tåre , forudsiger beregninger, at solsystemet vil blive fuldstændig ødelagt af forbipasserende stjerner om 1 kvadrillion (1015 ) år. I den fjerne fremtid vil Solen og planeterne fortsætte deres rejse gennem galaksen, men Solsystemet som helhed vil ophøre med at eksistere [66] .