Kako in kdaj bo sončni sistem umrl

2024 Avtor: Malcolm Clapton | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 04:10

Imamo še malo več časa, približno 5-7 milijard let.

Prej sta se okoli Zemlje vrteli dve luni, ki sta se nato združili. Titan, Saturnov satelit, je idealen analog našega planeta, morda ima življenje. In asteroidi, ki so med Jupitrom in Plutonom, se iz nekega razloga imenujejo "kentavri". O teh in drugih dejstvih o vesolju lahko izveste iz knjige »Ko je Zemlja imela dve luni. Planeti ljudožerji, ledeni velikani, blatni kometi in drugi svetilki nočnega neba, ki ga je pred kratkim izdala založba Alpina non-fiction.

Ustvarjalec fascinantnega izleta v zgodovino osončja je Eric Asfog, ameriški planetarni znanstvenik in astronom. Avtor ne dela le v Laboratoriju za preučevanje planetov in Lune v Tucsonu, ampak tudi aktivno sodeluje v odpravah Nase. Na primer misija Galileo, ki je preučevala Jupiter in njegove lune. Lifehacker objavlja odlomek iz prvega poglavja znanstvenikovega dela.

Podobno kot motor z notranjim zgorevanjem, ki se ob zagonu mraza včasih vžge nazaj, je mlado Sonce prvih nekaj milijonov let doživelo neredne izbruhe visoke aktivnosti. Zvezde, ki gredo skozi to razvojno stopnjo, se imenujejo zvezde T Tauri po dobro raziskani aktivni zvezdi v ustreznem ozvezdju. Ko so prešle fazo porodnih bolečin, zvezde sčasoma upoštevajo pravilo, da najtežje in najsvetlejše med njimi postanejo modre, ogromne in zelo vroče, najmanjše pa rdeče, hladne in dolgočasne.

Če na graf narišete vse znane zvezde z modrimi zvezdami na levi, rdečimi zvezdami na desni, zatemnjenimi na dnu in svetlimi na vrhu, se bodo običajno vrstile vzdolž črte, ki poteka od zgornjega levega kota. kota v spodnji desni kot. Ta črta se imenuje glavno zaporedje, rumeno Sonce pa je točno na sredini. Prav tako ima glavno zaporedje številne izjeme, pa tudi odcepi, kjer prebivajo mlade zvezde, ki se še niso razvile v glavno sekvenco, in stare zvezde, ki so jo že zapustile.

Sonce, zelo navadna zvezda, oddaja svojo toploto in svetlobo s skoraj konstantno intenzivnostjo 4,5 milijarde let. Ni tako majhen kot rdeči palčki, ki gorijo izjemno ekonomično. Toda ne tako velik, da bi zgorel v 10 milijonih let, kot se zgodi z modrimi velikani, ki postanejo supernove.

Naše Sonce je dobra zvezda in imamo še vedno dovolj goriva v rezervoarju.

Njegova svetilnost se postopoma povečuje, saj se je od nastanka dvignila za približno četrtino, kar ga je nekoliko premaknilo vzdolž glavne sekvence, a drugih trditev do njega ne boste predstavljali. Seveda občasno naletimo na izmet koronalne mase, ko Sonce izbruhne magnetoelektrični mehurček in naš planet kopa s tokovi sevanja. Ironično je, da je danes naše umetno omrežje najbolj ranljivo za učinek izmeta koronalne mase, ker elektromagnetni impulz, povezan s tem dogodkom, lahko moti delovanje velikih delov električnega omrežja za obdobje od nekaj tednov do dveh let. Leta 1859 je največji koronalni izmet v sodobni zgodovini povzročil iskre v telegrafskih pisarnah in veličastno auroro borealis. Leta 2013 je londonska zavarovalnica Lloyd's ocenila, da bi bila škoda zaradi takšne koronalne emisije v sodobnih ZDA od 0,6 do 2,6 bilijona dolarjev. … Toda v primerjavi s tem, kar se dogaja v drugih planetarnih sistemih, je ta dejavnost popolnoma neškodljiva.

Vendar to ne bo vedno tako. Čez približno 5-7 milijard let se bo za nas začel "somrak bogov", zadnji nemir, med katerim bodo planeti zapustili svoje orbite. Ko zapusti glavno sekvenco, bo Sonce postalo rdeči velikan in bo čez nekaj milijonov let zajelo Merkur, Venero in morda Zemljo. Nato se bo skrčilo in vrglo polovico svoje mase v vesolje. Astronomi sosednjih zvezd bodo lahko na njihovem nebu opazovali "novo", razširjajočo se lupino penečega plina, ki bo izginila čez nekaj tisoč let.

Sonce ne bo več zadrževalo zunanjega Oortovega oblaka, katerega telesa se bodo kot kozmični duhovi potepali po medzvezdnem prostoru. Kar ostane od zvezde, se bo skrčilo, dokler ne bo postalo bel škrat, izjemno gosto telo, ki sije z belo svetlobo iz svoje gravitacijske energije – komaj živo, a svetlo, velikosti Zemlje, a milijardokrat težje. Verjamemo, da je to usoda našega sončnega sistema, deloma zato, ker je Sonce navadna zvezda in vidimo veliko primerov takšnih zvezd na različnih stopnjah evolucije, deloma pa zato, ker je naše teoretično razumevanje takšnih procesov poskočilo naprej in se dobro ujema z rezultati opazovanj.

Ko se širjenje rdečega orjaka konča in Sonce postane bel škrat, bodo planeti, asteroidi in drugi ostanki notranjega osončja začeli padati nanj spiralno – najprej zaradi upočasnitve plina, nato pa zaradi delovanje plimskih sil - dokler ne bo supergostih ostankov zvezde ne bodo raznesle planetov enega za drugim. Na koncu bo nastal disk zemeljskih materialov, sestavljen predvsem iz odtrganih plašč Zemlje in Venere, ki se bo spiralno spustil na uničeno zvezdo.

To ni le domišljija: astronomi to sliko vidijo v spektroskopskih indikatorjih več sosednjih "onesnaženih belih pritlikavk", kjer so elementi, ki tvorijo kamnine - magnezij, železo, silicij, kisik - prisotni v zvezdni atmosferi v količinah, ki ustrezajo sestava mineralov iz razreda silikata, kot je olivin. To je zadnji opomnik na Zemlji podobne planete preteklosti.

***

Planeti, ki nastanejo okoli zvezd, ki so veliko večje od Sonca, bodo imeli manj zanimivo usodo. Ogromne zvezde gorijo pri temperaturah več sto milijonov stopinj in pri siloviti fuziji porabijo vodik, helij, ogljik, dušik, kisik in silicij. Produkti teh reakcij postajajo vse težji elementi, dokler zvezda ne doseže kritičnega stanja in eksplodira kot supernova, razprši svojo notranjost okoli več svetlobnih let v premeru in hkrati tvori skoraj vse težke elemente. Vprašanje prihodnosti planetarnega sistema, ki bi se lahko oblikoval okoli njega, se spremeni v retorično.

Zdaj so vse oči uprte v Betelgeuse, svetlo zvezdo, ki tvori levo ramo ozvezdja Orion. Od Zemlje je oddaljen 600 svetlobnih let, kar pomeni, da ni predaleč, a na srečo ne med našimi najbližjimi sosedi. Betelgeusejeva masa je osemkrat večja od Sončeve, po evolucijskih modelih pa je stara približno 10 milijonov let.

V nekaj tednih bo eksplozija te zvezde po svetlosti primerljiva z sijajem Lune, nato pa bo začela bledeti; če vas to ni navdušilo, potem ne pozabite, da je z razdalje 1 astronomske enote, kot da bi gledali vodikovo bombo, ki eksplodira na bližnjem dvorišču. Skozi geološki čas so supernove eksplodirale veliko bližje Zemlji, ki so obsevale naš planet in včasih na njem povzročile množično izumrtje, toda nobena od zvezd, ki so nam najbližje, zdaj ne bo eksplodirala.

"Območje zadetka" za to vrsto supernove je od 25 do 50 svetlobnih let, zato nam Betelgeuse ne predstavlja nobene grožnje.

Ker je razmeroma blizu in je velikanske velikosti, je ta zvezda prva, ki smo jo lahko podrobno videli skozi teleskop. Čeprav je kakovost slik slaba, kažejo, da je Betelgeuse čudno nepravilen sferoid, podoben delno izpuhanemu balonu, ki v 30 letih naredi en obrat na svoji osi. Vidimo ogromen oblak ali deformacijo Pierra Kervelle et al., “The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties from ALMA,” Astronomy & Astrophysics 609 (2018), ki je verjetno posledica globalnega toplotnega neravnovesja. Zdi se, da je res pripravljena vsak trenutek eksplodirati. V resnici pa je Betelgeuse morala v časih Keplerja in Shakespeara, da bi lahko kdo od nas ugledal luč tega dogodka, odleteti v drobiž.

Ko velika zvezda eksplodira, se vrata njene kemične kuhinje odpihnejo s tečajev. Pepel iz termonuklearnega ognjišča se razprši v vse smeri, tako da se helij, ogljik, dušik, kisik, silicij, magnezij, železo, nikelj in drugi fuzijski produkti širijo s hitrostjo več sto kilometrov na sekundo. Med gibanjem so ta atomska jedra, ki dosežejo največjo maso 60 atomskih enot, množično bombardirana s tokom visokoenergijskih nevtronov (delci, ki so po masi enaki protonom, vendar brez električnega naboja), ki izvirajo iz kolapsirajočega zvezdnega jedra..

Od časa do časa se nanj pritrdi nevtron, ki trči v jedro atoma; zaradi vsega tega eksplozijo supernove spremlja hitra sinteza kompleksnejših elementov, ki veljajo za nujne za obstoj življenja, pa tudi mnogih radioaktivnih. Nekateri od teh izotopov imajo razpolovno dobo le sekund, drugi, kot npr ⁶⁰Fe in ²⁶Al, razpad v približno milijonih letih, odkar je nastala naša protoplanetarna meglica, in tretja, npr. ²³⁸U, še dolga je pot: zagotavljajo geološko ogrevanje milijard let. Nadpis ustreza skupnemu številu protonov in nevtronov v jedru - to se imenuje atomska masa.

To se zgodi, ko Betelgeuse eksplodira. V sekundi se bo njegovo jedro skrčilo na velikost nevtronske zvezde – objekta, tako gostega, da čajna žlička njegove snovi tehta milijardo ton – in morda postalo črna luknja. V istem trenutku bo Betelgeuse izbruhnil okoli 10⁵⁷ nevtrini, ki tako hitro odnesejo energijo, da bo udarni val zvezdo raztrgal.

To bo kot eksplozija atomske bombe, vendar trilijone krat močnejša.

Za opazovalce z Zemlje bo Betelgeuse v nekaj dneh povečala svetlost, dokler zvezda ne preplavi svoj del neba s svetlobo. V naslednjih nekaj tednih bo zbledel, nato pa se priplazil v žarečo meglico plinskega oblaka, ki ga obseva kompaktna pošast v središču.

Supernove bledijo v primerjavi s kilonskimi eksplozijami, ki nastanejo, ko dve nevtronski zvezdi padeta v past medsebojnega privlačenja in se zavijeta v trk. Morda so se prav zaradi kilonov v vesolju pojavili težji elementi, kot sta zlato in molibden. … Ti dve telesi sta že nepojmljivo gosti – vsako ima maso Sonca, zapakirano v prostornino 10-kilometrskega asteroida – zato njuna združitev povzroči gravitacijske valove, valovanje v strukturi prostora in časa.

Dolgo napovedani gravitacijski valovi so bili prvič zabeleženi leta 2015 z instrumentom LIGO, vrednim milijardo dolarjev. Prvi gravitacijski val je septembra 2015 zabeležil laserski interferometer Gravitacijski valovni observatorij (LIGO). združitev dveh črnih lukenj na razdalji 1,3 milijard svetlobnih let od Zemlje. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, "Laser-interferometric gravitation-wave observatory"). Kasneje, leta 2017, je gravitacijski val prispel z razliko 1,7 sekunde z izbruhom gama sevanja, ki ga je posnela povsem druga naprava – kot strela in blisk strele.

Neverjetno je, da gravitacijski in elektromagnetni valovi (torej fotoni) potujejo skozi prostor in čas milijarde let in zdi se, da so popolnoma neodvisni drug od drugega (gravitacija in svetloba sta različni stvari), a so kljub temu prišli do istočasno. Morda je to trivialen ali predvidljiv pojav, toda zame osebno je ta sinhronost gravitacije in svetlobe napolnila enotnost Vesolja z globokim pomenom. Eksplozija kilonove pred milijardo let, pred milijardo svetlobnih let, se zdi kot oddaljeni zvok zvona, ob zvoku katerega se počutite kot še nikoli doslej, da ste povezani s tistimi, ki morda obstajajo nekje v globinah vesolja. Kot da bi pogledal luno, pomislil na svoje ljubljene in se spomnil, da jo vidijo tudi oni.

Če želite izvedeti, kako je nastalo vesolje, kje še lahko obstaja življenje in zakaj so planeti tako različni, je ta knjiga zagotovo za vas. Eric Asfog podrobno govori o preteklosti in prihodnosti sončnega sistema in vesolja nasploh.

Alpina Non-Fiction bralcem Lifehackerja daje 15 % popust na papirnato različico Ko je Zemlja imela dve luni s promocijsko kodo TWOMOONS.