Kaip ir kada saulės sistema mirs

2024 Autorius: Malcolm Clapton | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 04:04

Dar turime šiek tiek daugiau laiko, apie 5–7 milijardus metų.

Anksčiau aplink Žemę sukdavosi du mėnuliai, kurie vėliau susijungdavo. Titanas, Saturno palydovas, yra idealus mūsų planetos analogas, jame gali būti gyvybė. O asteroidai, esantys tarp Jupiterio ir Plutono, kažkodėl vadinami „kentaurais“. Apie šiuos ir kitus faktus apie kosmosą galite sužinoti iš knygos „Kai Žemėje buvo du mėnuliai. Planetos kanibalai, ledo milžinai, purvo kometos ir kiti naktinio dangaus šviesuliai“, kurį neseniai išleido leidykla „Alpina non-fiction“.

Įspūdingos ekskursijos į Saulės sistemos istoriją kūrėjas yra Ericas Asfogas, amerikiečių planetologas ir astronomas. Autorius ne tik dirba Tuksone esančioje Planetų ir Mėnulio tyrimų laboratorijoje, bet ir aktyviai dalyvauja NASA ekspedicijose. Pavyzdžiui, „Galileo“misija, kuri tyrinėjo Jupiterį ir jo palydovus. „Lifehacker“publikuoja ištrauką iš pirmojo mokslininko darbo skyriaus.

Kaip vidaus degimo variklis, kuris kartais užsidega, kai užsivedė šalta, jauna Saulė pirmuosius kelis milijonus metų patyrė nereguliarus didelio aktyvumo pliūpsnius. Žvaigždės, einančios per šį vystymosi etapą, vadinamos T Tauri žvaigždėmis pagal gerai ištirtą aktyvią atitinkamo žvaigždyno žvaigždę. Perėjusios gimdymo skausmų stadiją, žvaigždės ilgainiui paklūsta taisyklei, kad sunkiausios ir ryškiausios iš jų tampa mėlynos, didžiulės ir labai karštos, o mažiausios – raudonos, vėsios ir nuobodžios.

Jei visas žinomas žvaigždes nubraižote grafike su mėlynomis žvaigždėmis kairėje, raudonomis žvaigždėmis dešinėje, blankiomis apačioje ir ryškiomis viršuje, jos paprastai išsirikiuoja išilgai linijos, einančios iš viršaus į kairę. kampo į apatinį dešinįjį kampą. Ši linija vadinama pagrindine seka, o geltona Saulė yra jos viduryje. Be to, pagrindinė seka turi daug išimčių, taip pat atšakų, kuriose gyvena jaunos žvaigždės, kurios dar neišsivystė iki pagrindinės sekos, ir senos žvaigždės, kurios ją jau paliko.

Saulė, labai įprasta žvaigždė, beveik pastoviu intensyvumu skleidžia šilumą ir šviesą 4,5 milijardo metų. Jis nėra toks mažas, kaip raudonieji nykštukai, kurie dega itin ekonomiškai. Bet ne toks didelis, kad sudegtų per 10 milijonų metų, kaip atsitinka su mėlynaisiais milžinais, kurie virsta supernovomis.

Mūsų Saulė yra gera žvaigždė, o degalų bake vis dar turime pakankamai.

Jo šviesumas pamažu didėja, nuo įkūrimo išaugo maždaug ketvirtadaliu, o tai šiek tiek paslinko pagal pagrindinę seką, tačiau jokių kitų pretenzijų jai nepateiksite. Žinoma, retkarčiais susiduriame su vainikinės masės išmetimu, kai Saulė išsviedžia magnetoelektrinį burbulą ir aplieja mūsų planetą radiacijos srautais. Ironiška, bet šiandien mūsų dirbtinis tinklas yra labiausiai pažeidžiamas vainikinės masės išmetimo, nes su šiuo įvykiu susijęs elektromagnetinis impulsas gali sutrikdyti didelių elektros tinklo atkarpų darbą nuo kelių savaičių iki dvejų metų. 1859 m. didžiausias šiuolaikinėje istorijoje vainikinis išmetimas sukėlė kibirkštis telegrafo biuruose ir nuostabią aurora borealis. 2013 metais Londono draudimo bendrovė „Lloyd's“apskaičiavo, kad žala dėl tokios koronarinės emisijos šiuolaikinėse JAV sieks nuo 0,6 iki 2,6 trilijono dolerių. … Tačiau, palyginti su tuo, kas vyksta kitose planetų sistemose, ši veikla yra visiškai nekenksminga.

Tačiau taip bus ne visada. Maždaug po 5-7 milijardų metų mums prasidės „dievų prieblanda“, paskutinė suirutė, kurios metu planetos paliks savo orbitas. Išėjus iš pagrindinės sekos, Saulė taps raudonuoju milžinu ir po kelių milijonų metų apims Merkurijų, Venerą ir galbūt Žemę. Tada jis susitrauks, pusę savo masės išmesdamas į kosmosą. Kaimyninių žvaigždžių astronomai savo padangėje galės stebėti „naują“, besiplečiantį putojančių dujų apvalkalą, kuris išnyks po kelių tūkstančių metų.

Saulė nebelaikys išorinio Oorto debesies, kurio kūnai eis klajoti tarpžvaigždinėje erdvėje kaip kosminiai vaiduokliai. Tai, kas liks iš žvaigždės, susitrauks, kol ji taps balta nykštuke – itin tankiu kūnu, kuris nuo gravitacinės energijos spindi balta šviesa – vos gyvas, bet ryškus, Žemės dydžio, bet milijardą kartų sunkesnis. Manome, kad toks mūsų Saulės sistemos likimas, iš dalies dėl to, kad Saulė yra eilinė žvaigždė, ir matome daug tokių žvaigždžių pavyzdžių įvairiuose evoliucijos etapuose, o iš dalies dėl to, kad mūsų teorinis tokių procesų supratimas šoktelėjo į priekį. gerai sutampa su stebėjimų rezultatais.

Raudonajam milžinui pasibaigus ir Saulei tapus baltąja nykštuke, ant jo spirale pradės kristi planetos, asteroidai ir kiti vidinės saulės sistemos likučiai – pirmiausia dėl dujų lėtėjimo, o vėliau dėl potvynių ir atoslūgių jėgų veikimas – iki supertankių likučių žvaigždės viena po kitos nesupūdys planetų. Galų gale bus į žemę panašių medžiagų diskas, daugiausia sudarytas iš nuplėštų Žemės ir Veneros mantijų, kurios spirale nusileis ant sunaikintos žvaigždės.

Tai ne tik fantazija: astronomai mato šį paveikslą kelių kaimyninių „užterštų baltųjų nykštukų“spektroskopiniuose rodikliuose, kur uolienas formuojančių elementų – magnio, geležies, silicio, deguonies – žvaigždės atmosferoje yra tokiais kiekiais, kurie atitinka silikatų klasės mineralų, tokių kaip olivinas, sudėtis. Tai paskutinis priminimas apie į Žemę panašias praeities planetas.

***

Planetos, susidarančios aplink žvaigždes, kurios yra daug didesnės už Saulę, turės ne tokį įdomų likimą. Masyvios žvaigždės dega šimtų milijonų laipsnių temperatūroje, sunaudodamos vandenilį, helią, anglį, azotą, deguonį ir silicį. Šių reakcijų produktai tampa vis sunkesniais elementais, kol žvaigždė pasiekia kritinę būseną ir sprogsta kaip supernova, išsklaidydama savo vidų maždaug kelių šviesmečių skersmens ir tuo pačiu suformuodama beveik visus sunkiuosius elementus. Planetų sistemos, kuri galėjo susidaryti aplink ją, ateities klausimas virsta retoriniu.

Dabar visų akys nukreiptos į Betelgeuse, ryškią žvaigždę, kuri sudaro kairįjį Oriono žvaigždyno petį. Jis yra 600 šviesmečių atstumu nuo Žemės, tai reiškia, kad jis nėra per toli, bet, laimei, nėra tarp artimiausių mūsų kaimynų. Betelgeuse masė aštuonis kartus viršija Saulės masę, o pagal evoliucijos modelius – apie 10 mln.

Po poros savaičių šios žvaigždės sprogimas savo ryškumu prilygs Mėnulio spindėjimui, o tada jis pradės blėsti; jei tai jūsų nesužavėjo, tai turėkite galvoje, kad iš 1 astronominio vieneto atstumo tarsi stebėtumėte, kaip netoliese kieme sprogsta vandenilinė bomba. Bėgant geologiniam laikui, supernovos sprogo daug arčiau Žemės, apšvitindamos mūsų planetą ir kartais sukeldamos masinį jos išnykimą, tačiau nė viena iš artimiausių mūsų žvaigždžių dabar nesprogs.

Šio tipo supernovų „atsitrenkimo zona“yra nuo 25 iki 50 šviesmečių, todėl Betelgeuse mums nekelia jokios grėsmės.

Kadangi ji yra gana arti ir yra milžiniško dydžio, ši žvaigždė yra pirmoji, kurią galėjome išsamiai pamatyti per teleskopą. Nors vaizdų kokybė prasta, iš jų matyti, kad Betelgeuse yra keistai netaisyklingas sferoidas, panašus į iš dalies ištuštėjusį balioną, kuris savo ašyje apsisuka vieną kartą per 30 metų. Matome didžiulį plunksną arba deformaciją, kurią pateikė Pierre'as Kervella ir kt., „The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties from ALMA“, Astronomy & Astrophysics 609 (2018), galbūt dėl visuotinio šiluminio disbalanso. Atrodo, kad ji tikrai pasiruošusi bet kurią akimirką sprogti. Bet, tiesą sakant, kad bet kuris iš mūsų turėtų galimybę pamatyti šio įvykio šviesą, Betelgeuse Keplerio ir Šekspyro laikais turėjo nuskristi.

Kai masyvi žvaigždė sprogsta, jos cheminės virtuvės durys nukrenta nuo vyrių. Pelenai iš termobranduolinio židinio išsisklaido į visas puses, todėl helis, anglis, azotas, deguonis, silicis, magnis, geležis, nikelis ir kiti sintezės produktai pasklinda šimtų kilometrų per sekundę greičiu. Judėjimo metu šiuos atomų branduolius, pasiekiančius maksimalią 60 atomų vienetų masę, masiškai bombarduoja iš griūvančios žvaigždės šerdies sklindantis didelės energijos neutronų (dalelių masė lygi protonams, bet be elektros krūvio) srautas..

Kartkartėmis prie jo prisitvirtina neutronas, susidūręs su atomo branduoliu; Dėl viso to supernovos sprogimą lydi greita sudėtingesnių elementų, kurie laikomi būtinais gyvybei egzistuoti, ir daugelio radioaktyvių elementų sintezė. Kai kurių šių izotopų pusinės eliminacijos laikas yra vos sekundės, kitų, pvz ⁶⁰Fe ir ²⁶Al, skilimas per maždaug milijoną metų, per kuriuos susiformavo mūsų protoplanetinis ūkas, o trečiasis, tarkime, ²³⁸U, laukia ilgas kelias: jie teikia geologinį šildymą milijardams metų.. Viršutinis indeksas atitinka bendrą protonų ir neutronų skaičių branduolyje – tai vadinama atomine mase.

Taip atsitinka, kai Betelgeuse sprogsta. Per sekundę jo šerdis susitrauks iki neutroninės žvaigždės dydžio – tokio tankio objekto, kad šaukštelis jo medžiagos sveria milijardą tonų – ir galbūt taps juodąja skyle. Tą pačią akimirką Betelgeuse išsiveržs apie 10 val⁵⁷ neutrinų, kurie taip greitai nuneša energiją, kad smūginė banga suplėšys žvaigždę.

Tai bus kaip atominės bombos sprogimas, bet trilijonus kartų stipresnis.

Stebėtojams iš Žemės Betelgeuse šviesumas padidės per kelias dienas, kol žvaigždė užtvindys savo dangaus dalį. Per ateinančias porą savaičių jis išnyks, o tada įslinks į švytintį dujų debesies ūką, kurį apšvitins kompaktiškas monstras jo centre.

Supernovos nublanksta prieš kiloninius sprogimus, kurie įvyksta, kai dvi neutroninės žvaigždės patenka į abipusės traukos spąstus ir spirale susikerta. Galbūt kilonovų dėka kosmose atsirado sunkesnių elementų, tokių kaip auksas ir molibdenas. … Šie du kūnai ir taip yra nesuvokiamai tankūs – kiekvienas turi Saulės masę, supakuotą į 10 kilometrų asteroido tūrį – todėl jų susijungimas sukelia gravitacines bangas, erdvės ir laiko struktūros bangavimą.

Ilgai prognozuotos gravitacinės bangos pirmą kartą buvo užfiksuotos 2015 m. naudojant milijardo dolerių vertės instrumentą LIGO. Pirmąją gravitacinę bangą užfiksavo lazerinio interferometro gravitacinių bangų observatorija (LIGO) 2015 m. rugsėjį. Dviejų juodųjų skylių susijungimas 1,3 atstumu milijardas šviesmečių nuo Žemės. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, "Laser-interferometric gravitational-wave observatory"). Vėliau, 2017 m., gravitacinė banga atkeliavo 1,7 sekundės skirtumu su gama spinduliuotės pliūpsniu, užfiksuotu visiškai kitokiu prietaisu – kaip perkūnas ir žaibo blyksnis.

Nuostabu, kad gravitacinės ir elektromagnetinės bangos (ty fotonai) keliauja per erdvę ir laiką milijardus metų ir atrodo, kad jos visiškai nepriklauso viena nuo kitos (gravitacija ir šviesa yra skirtingi dalykai), tačiau vis dėlto pasiekė Tuo pačiu metu. Galbūt tai trivialus ar nuspėjamas reiškinys, bet man asmeniškai šis gravitacijos ir šviesos sinchroniškumas visatos vienybę užpildė gilia prasme. Kilonovos sprogimas prieš milijardą metų, prieš milijardą šviesmečių, atrodo kaip tolimas varpo garsas, kurio skambesys verčia jaustis kaip niekada anksčiau ryšį su tais, kurie gali egzistuoti kažkur kosmoso gelmėse. Tai tarsi žiūrėti į mėnulį, galvoti apie savo artimuosius ir prisiminti, kad jie taip pat jį mato.

Jei norite sužinoti, kaip atsirado Visata, kur dar gali egzistuoti gyvybė ir kodėl planetos tokios skirtingos, ši knyga tikrai jums. Ericas Asfogas išsamiai pasakoja apie Saulės sistemos ir apskritai kosmoso praeitį ir ateitį.

„Alpina Non-Fiction“suteikia „Lifehacker“skaitytojams 15% nuolaidą popierinei „When the Earth Had Two Moons“versijai, naudodama TWOMOONS reklamos kredito kodą.