Hoe en wanneer die sonnestelsel sal sterf

2024 Outeur: Malcolm Clapton | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 03:44

Ons het nog 'n bietjie meer tyd, so 5-7 biljoen jaar.

Voorheen het twee mane om die Aarde gedraai, wat toe saamgesmelt het. Titan, die satelliet van Saturnus, is 'n ideale analoog van ons planeet, dit kan moontlik lewe hê. En die asteroïdes wat tussen Jupiter en Pluto is, word om een of ander rede "sentaurs" genoem. Jy kan meer oor hierdie en ander feite oor die ruimte leer uit die boek “Toe die aarde twee mane gehad het. Kanibaalplanete, ysreuse, modderkomete en ander ligte van die naghemel”, wat onlangs deur die uitgewery“Alpina nie-fiksie” gepubliseer is.

Die skepper van 'n fassinerende uitstappie na die geskiedenis van die sonnestelsel is Eric Asfog, Amerikaanse planetêre wetenskaplike en sterrekundige. Die skrywer werk nie net by die Laboratorium vir die Studie van Planete en die Maan in Tucson nie, maar neem ook aktief deel aan NASA-ekspedisies. Byvoorbeeld, die Galileo-sending, wat Jupiter en sy mane bestudeer het. Lifehacker publiseer 'n uittreksel uit die eerste hoofstuk van die wetenskaplike se werk.

Soos 'n binnebrandenjin wat soms terugvlam wanneer koue begin, het die jong Son die eerste paar miljoen jaar onreëlmatige uitbarstings van hoë aktiwiteit ervaar. Sterre wat deur hierdie ontwikkelingstadium gaan, word T Tauri-sterre genoem na 'n goed bestudeerde aktiewe ster in die ooreenstemmende konstellasie. Nadat die sterre die stadium van geboortepyne geslaag het, gehoorsaam die sterre uiteindelik die reël dat die swaarste en helderste van hulle blou, groot en baie warm word, terwyl die kleinstes rooi, koel en dof word.

As jy al die bekende sterre op 'n grafiek plot, met blou sterre aan die linkerkant, rooi sterre aan die regterkant, dowwe sterre aan die onderkant en helders aan die bokant, sal hulle gewoonlik in lyn wees langs 'n lyn wat van links bo af gaan hoek na die onderste regterhoek. Hierdie lyn word die hoofreeks genoem, en die geel Son is reg in die middel daarvan. Die hoofreeks het ook baie uitsonderings, sowel as uitlopers, waar jong sterre wat nog nie tot die hoofreeks ontwikkel het nie, en ou sterre wat dit reeds verlaat het, woon.

Die son, 'n doodgewone ster, straal sy hitte en lig met byna konstante intensiteit vir 4,5 miljard jaar uit. Dit is nie so klein soos rooidwergies nie, wat uiters ekonomies brand. Maar nie so groot om oor 10 miljoen jaar op te brand nie, soos wat gebeur met blou reuse wat supernovas word.

Ons Son is 'n goeie ster, en ons het nog genoeg brandstof in ons tenk.

Die helderheid daarvan neem geleidelik toe, en het met ongeveer 'n kwart gestyg sedert sy ontstaan, wat dit effens langs die hoofreeks verskuif het, maar jy sal geen ander aansprake daarop maak nie. Natuurlik kom ons van tyd tot tyd koronale massa-uitwerpings teë, wanneer die Son 'n magneto-elektriese borrel uitspoeg en ons planeet met strome straling baai. Ironies genoeg, vandag is ons kunsmatige netwerk die meeste kwesbaar vir die effek van 'n koronale massa-uitwerping, want 'n elektromagnetiese puls wat met hierdie gebeurtenis geassosieer word, kan die werking van groot dele van die kragnetwerk vir 'n tydperk van etlike weke tot twee jaar ontwrig. In 1859 het die grootste koronale uitwerping in die moderne geskiedenis vonke in telegraafkantore en manjifieke aurora borealis veroorsaak. In 2013 het die Londense versekeringsmaatskappy Lloyd's beraam dat die skade van so 'n koronale uitstoot in die moderne Verenigde State van 0,6 tot 2,6 triljoen dollar sou wees. … Maar in vergelyking met wat in ander planetêre stelsels gebeur, is hierdie aktiwiteit heeltemal onskadelik.

Maar dit sal nie altyd die geval wees nie. Oor ongeveer 5-7 biljoen jaar sal die “skemer van die gode” vir ons begin, die laaste onstuimigheid, waartydens die planete hul wentelbane sal verlaat. Nadat dit die hoofreeks verlaat het, sal die Son 'n rooi reus word en oor 'n paar miljoen jaar Mercurius, Venus en moontlik die Aarde verswelg. Dan sal dit saamtrek en die helfte van sy massa in die ruimte gooi. Sterrekundiges van naburige sterre sal in hul lug 'n "nuwe", uitdyende dop van vonkelende gas kan waarneem wat oor 'n paar duisend jaar sal verdwyn.

Die son sal nie meer die buitenste Oort-wolk vashou nie, wie se liggame as kosmiese spoke deur die interstellêre ruimte sal gaan dwaal. Wat van die ster oorbly, sal saamtrek totdat dit’n wit dwerg word,’n uiters digte liggaam wat met wit lig van sy gravitasie-energie skyn – skaars lewend maar helder, die grootte van die Aarde, maar’n miljard keer swaarder. Ons glo dat dit die lot van ons sonnestelsel is, deels omdat die Son’n gewone ster is, en ons sien baie voorbeelde van sulke sterre in verskeie stadiums van evolusie, en deels omdat ons teoretiese begrip van sulke prosesse vorentoe gespring het en stem goed ooreen met die resultate van waarnemings.

Nadat die uitbreiding van die rooi reus geëindig het en die Son 'n wit dwerg word, sal planete, asteroïdes en ander oorblyfsels van die binneste sonnestelsel in 'n spiraal daarop begin val - eers as gevolg van vertraging in die gas, en dan as gevolg van die werking van getykragte - totdat die superdigte oorblyfsels die sterre nie die planete een vir een aan flarde blaas nie. Op die ou end sal daar 'n skyf van aardagtige materiale wees, hoofsaaklik bestaande uit die afgeskeurde mantels van die Aarde en Venus, wat na die vernietigde ster sal spiraal.

Dit is nie net 'n fantasie nie: sterrekundiges sien hierdie prentjie in die spektroskopiese aanwysers van verskeie naburige "besoedelde wit dwerge", waar die rotsvormende elemente - magnesium, yster, silikon, suurstof - in die ster se atmosfeer teenwoordig is in hoeveelhede wat ooreenstem met die samestelling van minerale uit die silikaatklas, soos olivien. Dit is die laaste herinnering aan die Aarde-agtige planete van die verlede.

***

Planete wat rondom sterre vorm wat baie groter as die Son is, sal 'n minder interessante lot hê. Massiewe sterre brand teen temperature van honderde miljoene grade en verbruik waterstof, helium, koolstof, stikstof, suurstof en silikon in gewelddadige samesmelting. Die produkte van hierdie reaksies word al hoe swaarder elemente totdat die ster 'n kritieke toestand bereik en soos 'n supernova ontplof, wat sy binnekante rondom 'n paar ligjare in deursnee verstrooi en terselfdertyd byna alle swaar elemente vorm. Die kwessie van die toekoms van die planetêre stelsel, wat daarom kon gevorm het, verander in 'n retoriese een.

Nou is alle oë gevestig op Betelgeuse, 'n helder ster wat die linkerskouer van die sterrebeeld Orion vorm. Dit is 600 ligjare weg van die aarde af, wat beteken dat dit nie te ver is nie, maar gelukkig nie onder ons naaste bure nie. Betelgeuse se massa is agt keer dié van die Son, en volgens evolusionêre modelle is dit sowat 10 miljoen jaar oud.

Binne 'n paar weke sal die ontploffing van hierdie ster in helderheid vergelykbaar wees met die glans van die Maan, en dan sal dit begin vervaag; as dit jou nie beïndruk het nie, hou dan in gedagte dat dit van 'n afstand van 1 astronomiese eenheid is soos om te kyk hoe 'n waterstofbom in 'n nabygeleë erf ontplof. Deur die loop van geologiese tyd het supernovas baie nader aan die aarde ontplof, wat ons planeet bestraal en soms tot massa-uitsterwings daarop gelei het, maar nie een van die sterre naaste aan ons gaan nou ontplof nie.

Die "treffersone" vir hierdie tipe supernova is van 25 tot 50 ligjare, so Betelgeuse hou geen bedreiging vir ons in nie.

Aangesien dit relatief naby is en 'n reusagtige grootte het, is hierdie ster die eerste wat ons in detail deur 'n teleskoop kon sien. Alhoewel die gehalte van die beelde swak is, wys dit dat Betelgeuse 'n vreemde onreëlmatige sferoïed is, wat lyk soos 'n gedeeltelik afgeblaasde ballon, wat een omwenteling op sy as maak in 30 jaar. Ons sien 'n groot pluim of vervorming deur Pierre Kervella et al., "The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties from ALMA," Astronomy & Astrophysics 609 (2018), moontlik veroorsaak deur globale termiese wanbalans. Dit blyk dat sy regtig gereed is om enige oomblik te ontplof. Maar om die waarheid te sê, sodat enigeen van ons 'n kans sou hê om die lig van hierdie gebeurtenis te sien, moes Betelgeuse in die dae van Kepler en Shakespeare aan flarde vlieg.

Wanneer’n massiewe ster ontplof, word die deure van sy chemiese kombuis van hul skarniere afgewaai. As van 'n termonukleêre vuurherd versprei in alle rigtings, sodat helium, koolstof, stikstof, suurstof, silikon, magnesium, yster, nikkel en ander samesmeltingsprodukte teen 'n spoed van honderde kilometers per sekonde versprei. In die loop van beweging word hierdie atoomkerne, wat 'n maksimum massa van 60 atoomeenhede bereik, massief gebombardeer deur 'n stroom hoë-energie neutrone (deeltjies gelyk in massa aan protone, maar sonder 'n elektriese lading) wat uit die ineenstortende sterkern spruit..

Van tyd tot tyd heg 'n neutron, wat met die kern van 'n atoom bots, hom daaraan vas; as gevolg van dit alles gaan 'n supernova-ontploffing gepaard met die vinnige sintese van meer komplekse elemente wat as nodig geag word vir die bestaan van lewe, sowel as baie radioaktiewe. Sommige van hierdie isotope het 'n halfleeftyd van slegs sekondes, ander, soos ⁶⁰Fe en ²⁶Al, verval in ongeveer die miljoen jaar wat dit die vorming van ons protoplanetêre newel geneem het, en die derde, sê ²³⁸U, daar is 'n lang pad om te gaan: hulle verskaf geologiese verwarming vir biljoene jare. Die boskrif stem ooreen met die totale aantal protone en neutrone in die kern - dit word atoommassa genoem.

Dit is wat gebeur wanneer Betelgeuse ontplof. Binne’n sekonde sal sy kern krimp tot die grootte van’n neutronster –’n voorwerp so dig dat’n teelepel van sy stof’n miljard ton weeg – en moontlik’n swart gat word. Op dieselfde oomblik sal Betelgeuse ongeveer 10 uitbars⁵⁷ neutrino's, wat energie so vinnig wegdra dat die skokgolf die ster uitmekaar sal skeur.

Dit sal soos die ontploffing van 'n atoombom wees, maar triljoene kere sterker.

Vir waarnemers van die Aarde af sal Betelgeuse oor 'n paar dae in helderheid toeneem totdat die ster sy deel van die lug met lig oorstroom. Oor die volgende paar weke sal dit vervaag, en dan in die gloeiende newel van 'n gaswolk insluip, bestraal deur 'n kompakte monster in sy middel.

Supernovas bleek in vergelyking met die kilooneuse ontploffings, wat plaasvind wanneer twee neutronsterre in die strik van wedersydse aantrekking val en in 'n botsing spiraalvormig beweeg. Miskien is dit te danke aan kilonovs dat swaarder elemente soos goud en molibdeen in die ruimte verskyn het. … Hierdie twee liggame is reeds ondenkbaar dig - elkeen het die massa van die Son, verpak in die volume van 'n 10-kilometer asteroïde - so hul samesmelting veroorsaak gravitasiegolwe, rimpelings in die struktuur van ruimte en tyd.

Lang-voorspelde gravitasiegolwe is vir die eerste keer in 2015 aangeteken met 'n miljard-dollar instrument genaamd LIGO Die eerste gravitasiegolf is aangeteken deur die Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in September 2015. die samesmelting van twee swart gate op 'n afstand van 1,3 biljoen ligjare van die aarde af. (Laser Interferometer Gravitasiegolf Sterrewag, "Laser-interferometriese gravitasiegolf Sterrewag"). Later, in 2017, het die gravitasiegolf met 'n verskil van 1,7 sekondes opgedaag met 'n sarsie gammastraling wat deur 'n heeltemal ander toestel aangeteken is - soos 'n donderslag en 'n weerligflits.

Dit is verstommend dat gravitasie- en elektromagnetiese golwe (dit wil sê fotone) vir biljoene jare deur ruimte en tyd gereis het, en dit blyk dat hulle heeltemal onafhanklik van mekaar is (swaartekrag en lig is verskillende dinge), maar tog by die dieselfde tyd. Miskien is dit 'n onbenullige of voorspelbare verskynsel, maar vir my persoonlik het hierdie sinchronisiteit van swaartekrag en lig die eenheid van die Heelal met diep betekenis gevul. Die ontploffing van 'n kilonova biljoen jaar gelede, 'n biljoen ligjare gelede, lyk soos 'n verre klank van 'n klok, waarvan die klank jou laat voel soos nog nooit tevore 'n verbinding met diegene wat dalk iewers in die dieptes van die ruimte bestaan nie. Dit is soos om na die maan te kyk, aan jou geliefdes te dink en te onthou dat hulle dit ook sien.

As jy wil weet hoe die Heelal ontstaan het, waar anders lewe kan bestaan en hoekom planete so verskil, is hierdie boek beslis vir jou. Eric Asfog praat in detail oor die verlede en toekoms van die sonnestelsel en die kosmos in die algemeen.

Alpina Nie-fiksie gee Lifehacker-lesers 15% afslag op die papierweergawe van When the Earth Had Two Moons deur die TWOMOONS-promosiekode te gebruik.