太陽系の形成と進化
この頃には、土星の衛星タイタンの温度が生物が住めるまで上昇する。
太陽が膨張すると、水星とおそらく金星は太陽に飲み込まれる。地球の運命ははっきりしないが、太陽は現在の地球の軌道程度までは膨張し、太陽の質量の減少に伴う重力の減少によって地球の軌道はより外側に逸れる。そのため金星と地球は太陽に飲み込まれることは免れるかもしれない。
水素の燃焼によって、太陽の核の質量は徐々に現在の太陽の質量の45%まで増加する。この時点では、密度と温度はヘリウムが核融合して炭素が生成するほどに高くなっており、ヘリウムフラッシュ現象が起こって、現在の250倍の半径から11倍にまで縮む。結果として、光度は現在の約3000から54倍にまで減少し、表面温度も4700Kまで上昇する。太陽は極水平分枝星になって、核では水素ではなくヘリウムを安定的に燃やすようになる。ヘリウムを燃料とする段階は1億年ほど続く。その後再び水素とヘリウムを燃料にするようになって2度目の膨張が生じ、漸近巨星分枝星になる。この段階では、光度は再び上昇し、現在の2090%、温度は3500Kになる。この段階は約3000万年続く。その後10万年は、残った物質を宇宙空間にばらまきながら惑星状星雲になる。放出される物質の中には、核反応で生じたヘリウムと炭素が含まれ、将来の恒星形成の材料になる。
太陽は比較的質量が小さいため、超新星爆発が起こらない比較的平和な過程で進むと考えられる。
衛星は、惑星や他の多くの太陽系の天体が出来た頃に出来たと考えられている。月等の衛星は、次の3つの機構のうちのどれかに由来する。
周惑星円盤から同時に形成される(木星型惑星のみ)。
(十分に大きく、浅い角度で起きた)衝突の破片から形成される。
近傍を通過する天体を捕獲する。
木星や土星は、イオ・エウロパ・ガニメデ・タイタン等の大きな衛星を幾つか持つが、これらは太陽の周りの円盤から惑星が形成されたのと同じように、それぞれの巨大惑星の周りの円盤から形成されたと考えられている。この起源の衛星はサイズが大きいことと惑星との距離が近いことが特徴である。これらの属性は捕獲によっても、主星が気体を集めている間に衝突の破片から形成されたのであっても得られない。木星型惑星の、遠い軌道を回る衛星は比較的小さく、軌道傾斜角が様々な楕円軌道を持つ。これらは捕獲された衛星の特徴である。このような衛星の多くは、惑星の自転と逆方向に公転している。
かつて、惑星は現在見られる位置の近傍で作られたと考えられていた。しかし、20世紀終わりから21世紀初めにかけて、この考え方は劇的に変わりつつある。現在では、今の太陽系の姿は形成当時とかなり異なっていると信じられている。例えば、内部太陽系に少なくとも水星程度の大きさの天体がいくつかあり、外部太陽系は今よりずっと小さく、エッジワース・カイパーベルトは太陽に近かったと考えられている。
惑星の形成がほぼ終わる頃には、内部太陽系には月から火星程度のサイズの原始惑星が50個から100個程もあったと考えられている。その後数億年かけて衝突や融合を繰り返して今の姿に近づいてきた。これらの天体はお互いの重力に引かれあって最終的に現在の4個に落ち着いた。この際の大きな衝突によって、月ができたり、水星の外殻が消失したりしたと考えられている。
このモデルでの未解決の問題の1つは、初期の楕円に近い内部惑星の軌道が、いかにして今日のほぼ円に近い安定軌道に移ったかということである。この離心率の減少に対する仮説の1つは、地球型惑星の周りに残ったガス円盤との間に力学的摩擦 (dynamical friction) が働いて運動エネルギーが低下し、軌道が変わったというものである。しかしそもそもそのようなガスが残っていたら、初期の軌道自体が楕円にはならなかったとも考えられる。もう1つの仮説は、力学的摩擦は惑星とガスの間ではなく、惑星と当時残っていた小天体の間に働いたとするものである。大きな天体が小天体で混み合った中を通ると、大きな天体の重力に小天体が引き寄せられて密度の高い「航跡」が形成される。この航跡の重力によって大きな天体の進行速度が遅くなり、軌道が変わったと考えられる。