Hogyan és mikor fog meghalni a Naprendszer

2024 Szerző: Malcolm Clapton | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 03:59

Még van egy kicsivel több időnk, körülbelül 5-7 milliárd év.

Korábban két hold keringett a Föld körül, amelyek aztán egyesültek. A Titán, a Szaturnusz műholdja ideális analógja bolygónknak, lehet, hogy van benne élet. És a Jupiter és a Plútó között lévő aszteroidákat valamilyen oknál fogva "kentauroknak" nevezik. Ezeket és más, az űrrel kapcsolatos tényeket megtudhatja a „Amikor a Földnek két holdja volt. Kannibálbolygók, jégóriások, iszapüstökösök és az éjszakai égbolt egyéb világítótestei”, amelyet nemrég adott ki az „Alpina non-fiction” kiadó.

Eric Asfog amerikai bolygótudós és csillagász egy lenyűgöző kirándulást készít a Naprendszer történetébe. A szerző nemcsak a tucsoni Bolygó- és Holdkutatási Laboratóriumban dolgozik, hanem aktívan részt vesz a NASA expedícióin is. Például a Galileo küldetés, amely a Jupitert és holdjait tanulmányozta. A Lifehacker egy részletet közöl a tudós munkájának első fejezetéből.

Mint egy belső égésű motor, amely hidegindításkor néha visszavillan, a fiatal Nap rendszertelen nagy aktivitású kitöréseket tapasztalt az első néhány millió évben. Az ezen a fejlődési szakaszon áthaladó csillagokat T Tauri csillagoknak nevezik a megfelelő konstellációban található, jól tanulmányozott aktív csillagok után. A születési fájdalmak szakaszán a csillagok végül engedelmeskednek annak a szabálynak, hogy közülük a legnehezebb és legfényesebb kék, hatalmas és nagyon forró, míg a legkisebb vörös, hűvös és fénytelen lesz.

Ha az összes ismert csillagot ábrázolja egy grafikonon, kék csillagokkal a bal oldalon, vörös csillagokkal a jobb oldalon, halványakkal alul és fényesekkel felül, akkor általában a bal felső felől haladó vonal mentén sorakoznak. sarokból a jobb alsó sarokig. Ezt a vonalat fősorozatnak nevezik, és a sárga Nap kellős közepén van. Ezenkívül a fősorozatnak számos kivétele van, valamint mellékágai, ahol fiatal csillagok, amelyek még nem fejlődtek ki a főszekvenciává, és régi csillagok, amelyek már elhagyták azt.

A Nap, egy nagyon közönséges csillag, 4,5 milliárd éven keresztül szinte állandó intenzitással bocsátja ki hőjét és fényét. Nem olyan kicsi, mint a vörös törpék, amelyek rendkívül gazdaságosan égnek. De nem akkora, hogy 10 millió év alatt leégjen, mint a szupernóvává váló kék óriások esetében.

Napunk jó csillag, és még mindig van elég üzemanyag a tartályunkban.

Fényereje fokozatosan növekszik, körülbelül egynegyedével nőtt a kezdetek óta, ami kissé eltolta a fő szekvencia mentén, de más igényt nem fog felhozni. Természetesen időről időre találkozunk koronális tömeg kilökődéssel, amikor a Nap egy magnetoelektromos buborékot lövell ki, és sugárfolyamokkal fürdeti bolygónkat. Ironikus módon manapság mesterséges hálózatunk a legsebezhetőbb a koronatömeg kilökődésének hatására, mert az eseményhez kapcsolódó elektromágneses impulzus több héttől két évig terjedő időtartamra megzavarhatja az elektromos hálózat nagy szakaszainak működését. 1859-ben a modern történelem legnagyobb koronakidobása szikrákat okozott a távirati irodákban és a csodálatos aurora borealis-t. A londoni Lloyd's biztosítótársaság 2013-ban úgy becsülte, hogy egy ilyen koronakibocsátás okozta kár a modern Egyesült Államokban 0,6-2,6 billió dollárra tehető. … De ahhoz képest, ami más bolygórendszerekben történik, ez a tevékenység teljesen ártalmatlan.

De ez nem mindig lesz így. Körülbelül 5-7 milliárd év múlva kezdődik számunkra az "istenek alkonya", az utolsó zűrzavar, amely során a bolygók elhagyják pályájukat. A fősorozat elhagyása után a Nap vörös óriássá válik, és néhány millió év múlva elnyeli a Merkúrt, a Vénuszt és esetleg a Földet is. Ezután összehúzódik, és tömegének felét az űrbe dobja. A szomszédos csillagok csillagászai egy "új", táguló szikrázó gázhéjat figyelhetnek meg egén, amely néhány ezer éven belül eltűnik.

A nap többé nem fogja megtartani a külső Oort-felhőt, amelynek testei kozmikus szellemként vándorolnak a csillagközi térben. Ami a csillagból megmarad, addig összehúzódik, amíg fehér törpévé nem válik, egy rendkívül sűrű testté, amely gravitációs energiájából fehér fénnyel világít – alig él, de fényes, akkora, mint a Föld, de milliárdszor nehezebb. Úgy gondoljuk, hogy ez a sorsa Naprendszerünknek, részben azért, mert a Nap egy közönséges csillag, és számos példát látunk ilyen csillagokra a fejlődés különböző szakaszaiban, részben pedig azért, mert az ilyen folyamatokkal kapcsolatos elméleti ismereteink előrehaladtak. jól egyezik a megfigyelések eredményeivel.

Miután a vörös óriás tágulása véget ér és a Nap fehér törpévé válik, bolygók, aszteroidák és a belső Naprendszer egyéb maradványai spirálisan kezdenek rá hullani - először a gáz lassulása, majd a árapály-erők hatása – a szupersűrű maradványok megjelenéséig a csillagok nem robbantják szét egyenként a bolygókat. A végén egy földszerű anyagokból álló korong lesz, amely főként a Föld és a Vénusz leszakadt köpenyéből áll, és spirálisan leereszkedik a megsemmisült csillagra.

Ez nem pusztán fantázia: a csillagászok ezt a képet látják több szomszédos "szennyezett fehér törpe" spektroszkópiai mutatóiban, ahol a kőzetképző elemek - magnézium, vas, szilícium, oxigén - a csillag légkörének megfelelő mennyiségben vannak jelen. a szilikát osztályba tartozó ásványok összetétele, mint például az olivin. Ez az utolsó emlékeztető a múlt Föld-szerű bolygóiról.

***

A Napnál jóval nagyobb csillagok körül kialakuló bolygók sorsa kevésbé lesz érdekes. A hatalmas csillagok több százmillió fokos hőmérsékleten égnek, heves fúzió során hidrogént, héliumot, szenet, nitrogént, oxigént és szilíciumot fogyasztanak. E reakciók termékei egyre nehezebb elemekké válnak, amíg a csillag el nem éri a kritikus állapotot, és szupernóvaként felrobban, több fényév átmérőjű körben szétszórva belsejét, és ezzel egyidejűleg szinte minden nehéz elemet alkot. A körülötte kialakuló bolygórendszer jövőjének kérdése retorikai kérdéssé válik.

Most minden szem Betelgeuse-re, egy fényes csillagra szegeződik, amely az Orion csillagkép bal vállát alkotja. 600 fényévre van a Földtől, vagyis nincs túl messze, de szerencsére nem a legközelebbi szomszédaink között. Betelgeuse tömege nyolcszor akkora, mint a Napé, és az evolúciós modellek szerint körülbelül 10 millió éves.

Néhány héten belül ennek a csillagnak a robbanása fényességében a Hold ragyogásához fog hasonlítani, majd halványulni kezd; ha ez nem nyűgözött le, akkor tartsd észben, hogy 1 csillagászati egység távolságból olyan, mintha egy hidrogénbomba robbanását néznéd a közeli udvaron. A geológiai idők során a szupernóvák sokkal közelebb robbantak a Földhöz, besugározva bolygónkat, és néha tömeges kihalásokhoz is vezettek, de a hozzánk legközelebb eső csillagok egyike sem fog most felrobbanni.

Az ilyen típusú szupernóvák "ütési zónája" 25-50 fényév, tehát a Betelgeuse nem jelent veszélyt ránk.

Mivel viszonylag közel van és óriási méretű, ez a csillag az első, amelyet távcsővel részletesen láthattunk. A képek minősége ugyan rossz, de azt mutatják, hogy a Betelgeuse egy furcsán szabálytalan gömb, amely egy részben leeresztett léggömbhöz hasonlít, és 30 év alatt tesz meg egy fordulatot a tengelye körül. Pierre Kervella és munkatársai, „The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties from ALMA”, Astronomy & Astrophysics 609 (2018) hatalmas csóvát vagy deformációt látunk, amelyet valószínűleg a globális termikus egyensúlyhiány okoz. Úgy tűnik, tényleg készen áll arra, hogy bármelyik pillanatban felrobbanjon. De valójában ahhoz, hogy bármelyikünknek esélye legyen meglátni ennek az eseménynek a fényét, Betelgeuse-nak Kepler és Shakespeare idejében szét kellett repülnie.

Amikor egy hatalmas csillag felrobban, vegyi konyhájának ajtaja letörik a zsanérjaikról. A termonukleáris tűzhely hamuja minden irányba szétszóródik, így a hélium, szén, nitrogén, oxigén, szilícium, magnézium, vas, nikkel és más fúziós termékek másodpercenként több száz kilométeres sebességgel terjednek. A mozgás során ezeket az atommagokat, amelyek maximális tömege eléri a 60 atomegységet, tömegesen bombázza az összeomló csillagmagból kiáramló nagy energiájú neutronok (protonokkal egyenlő tömegű, de elektromos töltés nélküli részecskék) áramlása..

Időnként egy-egy neutron az atommaggal ütközve hozzátapad; mindezek következtében egy szupernóva-robbanás az élet létéhez szükségesnek tartott összetettebb elemek, valamint számos radioaktív elem gyors szintézisével jár együtt. Ezen izotópok egy részének felezési ideje mindössze másodperc, másoké, mint pl ⁶⁰Fe és ²⁶Al, bomlás körülbelül annyi egymillió év alatt, ameddig protoplanetáris ködünk létrejött, és a harmadik, mondjuk ²³⁸U, még hosszú az út: évmilliárdokra geológiai fűtést biztosítanak. A felső index az atommagban lévő protonok és neutronok teljes számának felel meg – ezt nevezzük atomtömegnek.

Ez történik, amikor a Betelgeuse felrobban. Egy másodperc alatt magja neutroncsillag méretűre zsugorodik – egy olyan sűrű objektum, hogy egy teáskanálnyi anyaga egymilliárd tonnát nyom –, és valószínűleg fekete lyuk lesz belőle. Ugyanebben a pillanatban a Betelgeuse 10 körül fog kitörni⁵⁷ neutrínók, amelyek olyan gyorsan elszállítják az energiát, hogy a lökéshullám széttépi a csillagot.

Olyan lesz, mint egy atombomba robbanása, de trilliószor erősebb.

A Földről érkező megfigyelők számára a Betelgeuse fényereje több napon keresztül növekedni fog, amíg a csillag el nem árasztja fénnyel az égbolt részét. A következő néhány hét során elhalványul, majd bekúszik egy gázfelhő izzó ködébe, amelyet egy kompakt szörny sugároz be a közepén.

A szupernóvák elhalványulnak a kilonous robbanásokhoz képest, amelyek akkor következnek be, amikor két neutroncsillag a kölcsönös vonzás csapdájába esik, és spirálisan ütközik. Talán a kilonovoknak köszönhető, hogy nehezebb elemek, például arany és molibdén jelentek meg az űrben. … Ez a két test eleve felfoghatatlanul sűrű - mindegyikben a Nap tömege van, egy 10 kilométeres aszteroida térfogatába csomagolva -, így egyesülésük gravitációs hullámokat, hullámzást okoz a tér és az idő szerkezetében.

A régóta megjósolt gravitációs hullámokat először 2015-ben rögzítették egy milliárd dolláros LIGO nevű műszerrel. Az első gravitációs hullámot a Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) rögzítette 2015 szeptemberében. Két fekete lyuk egyesülése 1,3 távolságra milliárd fényévnyire a Földtől. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, "Laser-interferometric Gravitational-wave Observatory"). Később, 2017-ben a gravitációs hullám 1,7 másodperces eltéréssel érkezett meg egy teljesen más eszközzel - mint egy villámcsapással és egy villámcsapással - rögzített gamma-sugárzással.

Elképesztő, hogy a gravitációs és az elektromágneses hullámok (vagyis a fotonok) évmilliárdok óta utaznak térben és időben, és úgy tűnik, hogy teljesen függetlenek egymástól (a gravitáció és a fény különböző dolgok), de mégis eljutottak a Ugyanakkor. Lehet, hogy ez triviális vagy megjósolható jelenség, de személy szerint számomra a gravitáció és a fény szinkronja mély jelentéssel töltötte meg az Univerzum egységét. A kilonova milliárd évvel ezelőtti, egymilliárd fényévvel ezelőtti robbanása távoli harangszónak tűnik, amelynek hangja olyan érzést kelt az emberben, mint még soha, azokkal, akik valahol az űr mélyén létezhetnek. Mintha a Holdat nézné, szeretteire gondolna, és eszébe jutna, hogy ők is látják.

Ha tudni szeretnéd, hogyan keletkezett az Univerzum, hol létezhet még élet, és miért különböznek egymástól a bolygók, ez a könyv határozottan neked szól. Eric Asfog részletesen beszél a Naprendszer és általában a kozmosz múltjáról és jövőjéről.

Az Alpina Non-Fiction 15% kedvezményt ad a Lifehacker olvasóinak a When the Earth Had Two Moons papíralapú változatára a TWOMOONS promóciós kód használatával.