Kā un kad Saules sistēma mirs

2024 Autors: Malcolm Clapton | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 04:04

Mums vēl ir nedaudz vairāk laika, apmēram 5-7 miljardi gadu.

Iepriekš ap Zemi riņķoja divi pavadoņi, kas pēc tam saplūda kopā. Titāns, Saturna satelīts, ir ideāls mūsu planētas analogs, tajā var būt dzīvība. Un asteroīdus, kas atrodas starp Jupiteru un Plutonu, kaut kādu iemeslu dēļ sauc par "kentauriem". Par šiem un citiem faktiem par kosmosu var uzzināt no grāmatas “Kad Zemei bija divi Mēness. Kanibālu planētas, ledus giganti, dubļu komētas un citi nakts debesu spīdekļi”, kuru nesen izdeva izdevniecība “Alpina non-fiction”.

Aizraujošas ekskursijas Saules sistēmas vēsturē veidotājs ir Ēriks Asfogs, amerikāņu planētu zinātnieks un astronoms. Autore ne tikai strādā Planētu un Mēness izpētes laboratorijā Tuksonā, bet arī aktīvi piedalās NASA ekspedīcijās. Piemēram, Galileo misija, kas pētīja Jupiteru un tā pavadoņus. Lifehacker publicē fragmentu no zinātnieka darba pirmās nodaļas.

Tāpat kā iekšdedzes dzinējs, kas dažreiz uzliesmo, kad auksts iedarbināts, jaunā Saule pirmos miljonus gadu piedzīvoja neregulārus augstas aktivitātes uzliesmojumus. Zvaigznes, kas iet cauri šai attīstības stadijai, tiek sauktas par T Tauri zvaigznēm pēc labi izpētītas aktīvās zvaigznes attiecīgajā zvaigznājā. Izgājušas dzemdību sāpju stadiju, zvaigznes galu galā pakļaujas likumam, ka smagākās un spožākās no tām kļūst zilas, milzīgas un ļoti karstas, bet mazākās – sarkanas, vēsas un blāvas.

Ja visas zināmās zvaigznes attēlojat diagrammā ar zilām zvaigznēm kreisajā pusē, sarkanām zvaigznēm labajā pusē, blāvām apakšā un spilgtām augšpusē, tās parasti sarindosies pa līniju, kas iet no augšējās kreisās puses. stūra uz apakšējo labo stūri. Šo līniju sauc par galveno secību, un dzeltenā Saule atrodas tieši tās vidū. Tāpat galvenajai virknei ir daudz izņēmumu, kā arī atvases, kur mīt jaunas zvaigznes, kuras vēl nav attīstījušās līdz galvenajai virknei, un vecas zvaigznes, kas to jau ir pametušas.

Saule, ļoti parasta zvaigzne, izstaro savu siltumu un gaismu gandrīz nemainīgā intensitātē 4,5 miljardus gadu. Tas nav tik mazs kā sarkanie punduri, kas deg ārkārtīgi ekonomiski. Bet ne tik liels, lai sadegtu 10 miljonu gadu laikā, kā tas notiek ar zilajiem milžiem, kas kļūst par supernovām.

Mūsu Saule ir laba zvaigzne, un mūsu tvertnē joprojām ir pietiekami daudz degvielas.

Tā spožums pakāpeniski palielinās, kopš tā izveidošanas tas ir palielinājies par aptuveni ceturtdaļu, kas to nedaudz novirzīja galvenajā secībā, taču jūs pret to neizvirzīsit nekādas citas pretenzijas. Protams, laiku pa laikam mēs sastopamies ar koronālās masas izmešanu, kad Saule izspiež magnētisko elektrisko burbuli un apskalo mūsu planētu ar starojuma plūsmām. Ironiski, bet mūsdienās mūsu mākslīgais tīkls ir visneaizsargātākais pret koronālās masas izmešanu, jo ar šo notikumu saistīts elektromagnētiskais impulss var traucēt lielu elektrotīkla posmu darbību uz laiku no vairākām nedēļām līdz diviem gadiem. 1859. gadā lielākā koronālā izmešana mūsdienu vēsturē izraisīja dzirksteles telegrāfa birojos un lielisko polārblāzmu. Londonas apdrošināšanas kompānija Lloyd's 2013. gadā aprēķināja, ka mūsdienu ASV radītie zaudējumi no šādas koronālās emisijas būtu no 0,6 līdz 2,6 triljoniem dolāru. … Taču, salīdzinot ar to, kas notiek citās planētu sistēmās, šī darbība ir pilnīgi nekaitīga.

Taču ne vienmēr tā būs. Pēc apmēram 5-7 miljardiem gadu mums sāksies "dievu krēsla", pēdējais satricinājums, kura laikā planētas atstās savas orbītas. Pēc galvenās secības atstāšanas Saule kļūs par sarkano gigantu un pēc dažiem miljoniem gadu aprīs Merkuru, Venēru un, iespējams, arī Zemi. Tad tas saruks, pusi no savas masas izmetot kosmosā. Astronomi no kaimiņu zvaigznēm savās debesīs varēs novērot "jaunu", izplešas dzirkstošās gāzes apvalku, kas izzudīs pēc dažiem tūkstošiem gadu.

Saule vairs neturēs ārējo Orta mākoni, kura ķermeņi dosies klīst pa starpzvaigžņu telpu kā kosmiski spoki. Tas, kas paliek no zvaigznes, saruks, līdz tā kļūs par baltu punduri, ārkārtīgi blīvu ķermeni, kas spīd baltā gaismā no gravitācijas enerģijas - tikko dzīvs, bet spilgts, Zemes lielumā, bet miljards reižu smagāks. Mēs uzskatām, ka tāds ir mūsu Saules sistēmas liktenis, daļēji tāpēc, ka Saule ir parasta zvaigzne, un mēs redzam daudz šādu zvaigžņu piemēru dažādās evolūcijas stadijās, un daļēji tāpēc, ka mūsu teorētiskā izpratne par šādiem procesiem ir attīstījusies uz priekšu. labi saskan ar novērojumu rezultātiem.

Pēc tam, kad sarkanā milža izplešanās beidzas un Saule kļūs par balto punduri, uz tā spirālē sāks krist planētas, asteroīdi un citas iekšējās Saules sistēmas paliekas - vispirms gāzes palēninājuma dēļ, bet pēc tam arī plūdmaiņu spēku darbība - līdz superblīvām paliekām zvaigznes nesapūtīs planētas pa vienai. Beigās būs zemei līdzīgu materiālu disks, kas galvenokārt sastāvēs no noplēstām Zemes un Veneras apvalkiem, kas spirālē nokļūs uz iznīcinātās zvaigznes.

Tā nav tikai fantāzija: astronomi šo attēlu redz vairāku blakus esošo "piesārņoto balto punduru" spektroskopiskajos rādītājos, kur akmeņus veidojošie elementi - magnijs, dzelzs, silīcijs, skābeklis - atrodas zvaigznes atmosfērā daudzumos, kas atbilst silikātu klases minerālu sastāvs, piemēram, olivīns. Šis ir pēdējais atgādinājums par Zemei līdzīgām pagātnes planētām.

***

Planētām, kas veidojas ap zvaigznēm, kas ir daudz lielākas par Sauli, būs mazāk interesants liktenis. Masīvas zvaigznes deg simtiem miljonu grādu temperatūrā, vardarbīgā saplūšanā patērējot ūdeņradi, hēliju, oglekli, slāpekli, skābekli un silīciju. Šo reakciju produkti kļūst par arvien smagākiem elementiem, līdz zvaigzne sasniedz kritisko stāvokli un eksplodē kā supernova, izkliedējot tās iekšpusi vairāku gaismas gadu diametrā un vienlaikus veidojot gandrīz visus smagos elementus. Jautājums par planētu sistēmas nākotni, kas varēja veidoties ap to, pārvēršas retoriskā.

Tagad visas acis ir pievērstas Betelgeizei, spožai zvaigznei, kas veido Oriona zvaigznāja kreiso plecu. Tas atrodas 600 gaismas gadu attālumā no Zemes, kas nozīmē, ka tas nav pārāk tālu, bet, par laimi, nav starp mūsu tuvākajiem kaimiņiem. Betelgeuse masa astoņas reizes pārsniedz Saules masu, un saskaņā ar evolūcijas modeļiem tā ir aptuveni 10 miljonus gadu veca.

Pāris nedēļu laikā šīs zvaigznes sprādziens pēc spilgtuma būs salīdzināms ar Mēness spožumu, un tad tas sāks izbalēt; ja tas tevi nepārsteidza, tad paturi prātā, ka no 1 astronomiskās vienības attāluma ir kā vērot ūdeņraža bumbas sprādzienus tuvējā pagalmā. Ģeoloģiskā laika gaitā supernovas ir uzsprāgušas daudz tuvāk Zemei, apstarojot mūsu planētu un dažkārt izraisot tās masveida izmiršanu, taču neviena no mums tuvākajām zvaigznēm tagad neeksplodēs.

Šāda veida supernovas "trieciena zona" ir no 25 līdz 50 gaismas gadiem, tāpēc Betelgeuse mūs neapdraud.

Tā kā tā atrodas salīdzinoši tuvu un tai ir gigantiski izmēri, šī zvaigzne ir pirmā, ko mēs varējām detalizēti redzēt caur teleskopu. Lai gan attēlu kvalitāte ir slikta, tie parāda, ka Betelgeuse ir dīvaini neregulārs sferoīds, kas atgādina daļēji iztukšotu balonu, kas 30 gados veic vienu apgriezienu ap savu asi. Mēs redzam milzīgu spalvu vai deformāciju, ko izstrādājuši Pjērs Kervella et al., “The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties from ALMA”, Astronomy & Astrophysics 609 (2018), ko, iespējams, izraisījusi globālā termiskā nelīdzsvarotība. Šķiet, ka viņa tiešām ir gatava uzsprāgt jebkurā brīdī. Bet, patiesību sakot, lai kāds no mums varētu ieraudzīt šī notikuma gaismu, Betelgeizei Keplera un Šekspīra laikos bija jālido līdz galam.

Kad eksplodē masīva zvaigzne, tās ķīmiskās virtuves durvis tiek izpūstas no eņģēm. Pelni no kodoltermiskā pavarda izkliedējas visos virzienos, tā ka hēlijs, ogleklis, slāpeklis, skābeklis, silīcijs, magnijs, dzelzs, niķelis un citi kodolsintēzes produkti izplatās ar ātrumu simtiem kilometru sekundē. Kustības laikā šos atomu kodolus, sasniedzot maksimālo masu 60 atomu vienības, masveidā bombardē augstas enerģijas neitronu plūsma (daļiņas, kas pēc masas ir vienādas ar protoniem, bet bez elektriskā lādiņa), kas izplūst no sabrūkošā zvaigznes kodola..

Ik pa laikam tam pievienojas neitrons, saduroties ar atoma kodolu; tā visa rezultātā supernovas sprādzienu pavada strauja sarežģītāku elementu, kas tiek uzskatīti par nepieciešamiem dzīvības pastāvēšanai, kā arī daudzu radioaktīvo elementu sintēze. Dažiem no šiem izotopiem pussabrukšanas periods ir tikai sekundes, citiem, piemēram ⁶⁰Fe un ²⁶Al, sabrukums apmēram miljons gadu laikā, kad izveidojās mūsu protoplanetārais miglājs, un trešais, teiksim ²³⁸U, vēl tāls ceļš ejams: tie nodrošina ģeoloģisko apkuri miljardiem gadu.. Virsraksts atbilst kopējam protonu un neitronu skaitam kodolā – to sauc par atommasu.

Tas notiek, kad Betelgeuse eksplodē. Sekundes laikā tā kodols saruks līdz neitronu zvaigznes izmēram - objektam, kas ir tik blīvs, ka tējkarote tā vielas sver miljardu tonnu - un, iespējams, kļūs par melno caurumu. Tajā pašā brīdī Betelgeuse izvirdīs apmēram 10⁵⁷ neitrīno, kas aiznes enerģiju tik ātri, ka triecienvilnis saplēs zvaigzni.

Tas būs kā atombumbas sprādziens, bet triljoniem reižu spēcīgāks.

Novērotājiem no Zemes Betelgeuse palielinās spilgtumu vairāku dienu laikā, līdz zvaigzne appludinās savu debesu daļu ar gaismu. Nākamo pāris nedēļu laikā tas izbalēs un pēc tam ielīdīs kvēlojošā gāzes mākoņa miglājā, ko tā centrā apstaro kompakts briesmonis.

Supernovas nobāl, salīdzinot ar kilonu sprādzieniem, kas notiek, divām neitronu zvaigznēm iekrītot savstarpējās pievilkšanās slazdā un spirāli saduroties Iespējams, tieši pateicoties kilonoviem kosmosā parādījās smagāki elementi, piemēram, zelts un molibdēns. … Šie divi ķermeņi jau ir neiedomājami blīvi – katram ir Saules masa, kas iepakota 10 kilometrus gara asteroīda tilpumā – tāpēc to saplūšana izraisa gravitācijas viļņus, viļņošanos telpas un laika struktūrā.

Ilgi prognozētie gravitācijas viļņi pirmo reizi tika reģistrēti 2015. gadā ar miljardu dolāru vērtu instrumentu LIGO. Pirmo gravitācijas vilni reģistrēja Lāzerinterferometra gravitācijas viļņu observatorija (LIGO) 2015. gada septembrī. Divu melno caurumu saplūšana 1,3 attālumā. miljardu gaismas gadu no Zemes. (Lāzera interferometra gravitācijas viļņu observatorija, "Lāzera interferometriskā gravitācijas viļņu observatorija"). Vēlāk, 2017. gadā, gravitācijas vilnis ieradās ar 1,7 sekunžu atšķirību ar gamma starojuma uzliesmojumu, ko fiksēja pavisam cita ierīce - kā pērkona zibens un zibens uzliesmojums.

Apbrīnojami, ka gravitācijas un elektromagnētiskie viļņi (tas ir, fotoni) ir ceļojuši telpā un laikā miljardiem gadu, un šķiet, ka tie ir pilnīgi neatkarīgi viens no otra (gravitācija un gaisma ir dažādas lietas), bet tomēr nonākuši līdz tajā pašā laikā. Varbūt tā ir triviāla vai paredzama parādība, bet man personīgi šī gravitācijas un gaismas sinhronitāte piepildīja Visuma vienotību ar dziļu nozīmi. Kilonovas sprādziens pirms miljarda gadu, pirms miljarda gaismas gadu, šķiet kā attāla zvana skaņa, kuras skaņa liek justies kā nekad agrāk saiknei ar tiem, kas varētu eksistēt kaut kur kosmosa dzīlēs. Tas ir tāpat kā skatīties uz mēnesi, domāt par saviem mīļajiem un atcerēties, ka arī viņi to redz.

Ja vēlaties uzzināt, kā radās Visums, kur vēl var pastāvēt dzīvība un kāpēc planētas ir tik atšķirīgas, šī grāmata noteikti ir paredzēta jums. Ēriks Asfogs detalizēti runā par Saules sistēmas un kosmosa pagātni un nākotni kopumā.

Alpina Non-Fiction piedāvā Lifehacker lasītājiem 15% atlaidi grāmatas When the Earth Had Two Moons papīra versijai, izmantojot TWOMOONS reklāmas kodu.