Kategorie
Nauka

Skąd wiemy, kiedy umrze słońce?

układ słoneczny
Nasza lokalna gwiazda napędza całe życie, jakie znamy, dostarczając energię, która podtrzymuje wszystko, od najbardziej fotosyntetycznych mikroorganizmów po największe zwierzęta lądowe i morskie.

Ale pewnego dnia – w odległej przyszłości Słońce umrze. Jednak sprawy nie staną się po prostu ciemne. Wręcz przeciwnie, pójdą bardzo, bardzo wyraźnie. Gorąco, nieznośnie. Słońce stanie się nierozpoznawalne, jeśli w pobliżu będzie ktoś inny, kto je zobaczy.

„Jedno z najbardziej podstawowych pytań, jakie może wymyślić każda świadoma osoba, brzmi : jak tu jesteśmy, w jaki jest pożytek, co to wszystko Pytania dotyczące naszego pochodzenia i naszej przyszłości ”- powiedział przez telefon Jackie Faherty, astrofizyk z Amerykańskiego Muzeum Przyrodniczego.
„Jeśli chcesz zrozumieć strefę zamieszkania na Słońcu, musisz wiedzieć, jak długo będzie ona trwać oraz jak będzie ewoluować i zmieniać. Wszystko sprowadza się do tej podstawowej historii.”

Co prowadzi nas do dzisiejszej zagadki: Ile czasu pozostało naszemu życiodajnemu słońcu i skąd wiemy?

„Kiedy zdasz sobie sprawę , że to kula gazu, wiedz, że nie jest to maszyna bez końca ”, powiedział Faherty.
„Musisz tylko dowiedzieć się, kiedy to się skończy”.
Obliczenie tej osi czasu jest równaniem opartym na złożonej matematyce i większej liczbie realizacji

Aby dowiedzieć się, jak długo jest na słońcu i, spoiler, ma około 5 miliardów – musisz wiedzieć, ile ma lat.
Gwiazdy nie umierają nieoczekiwanie , więc wiek gwiazdy jest ważnym wskaźnikiem tego, gdzie rośnie.
W XIX wieku, w kontekście sporu o wiek Ziemi, Karol Darwin i astrofizyk Lord Kelvin dyskutowali o wieku Słońca.
Szacunki Darwina okazały się bliższe;

energia jądrowa nie została jeszcze odkryta, a Kelvin założył, że Słońce spala węgiel.
To trochę wpłynęło na jego liczebność.

Nasza podstawa dla wieku Słońca pochodzi z najwcześniejszego, wciąż podróżującego przez układ słoneczny , który zasadniczo jest śmieciem, który nigdy nie został przekształcony w księżyc podczas połączenia systemu
Skały te konsekwentnie dają nam wiek 4,6 lat, a naukowcy z powodzeniem datowali je przy użyciu wielu technik.

Znajomość jasności Słońca jest również ważna, ponieważ mówi nam, jak energetyczna jest gwiazda.
Wiemy , jak jasne jest słońce, wiemy , jak daleko jesteśmy, nazywana jednostka astronomiczna lub AU.
Pomiar został skrupulatnie obliczony przy użyciu efektu paralaksy i przejścia Wenus przez Słońce w 1769 roku;
słynny kapitan Cook zarejestrował nawet kilka obserwacji Tahiti.

Jednostka astronomiczna jest teraz ustawiona na 92.955 mil i jest niezbędnym pomiarem do dyskusji w naszym Układzie Słonecznym i wokół niego.
Dzięki temu pomiarowi astronomowie byli w stanie określić jasność lub jasność Słońca – wcześniej nie wiedzieli, czy gwiazda jest niezwykle bliska i niewiarygodnie, czy też niezwykle odległa i niesamowicie jasna.

W rzeczywistości to, co dotyczy gwiazd, jest przeciętne.
Zostało to wyraźnie zademonstrowane za pomocą jednego z najważniejszych wykresów w historii astronomii, którego diagram przedstawiał jasność i kolor gwiazd.
Dwóch astronomów, którzy nadali tę nazwę, wymyśla, że ​​gwiazdy w jakiś sposób spalają wodór i że to spalanie jest związane z temperaturą i wewnętrzną fizyką gwiazdy.

Rzeczy naprawdę zaczęły się skupiać , gdy Payne, wówczas doktorant astrofizyki na Harvardzie, napisał pracę o tym, jak gwiazdy składają się głównie z wodoru i helu.

W tym czasie Russell i jeden z przełożonych nazwali liczby „niemożliwymi”, i Payne w końcu wpadli na ten pomysł w swoją pracę. Ale to trafiło w sedno i dopiero działa, że ​​diagram Hertzsprunga-Russella może być użyty jako astrofizyczne narzędzie do zrozumienia gwiazd; to znaczy, jaka jest jego fizyka i jaki będzie jej los.
Dopiero umieszczając nasze Słońce w tej kompozycji, możemy zrozumieć, jakiego jest to typ gwiazdy i jak dobrze świeci wśród swoich rówieśników.

„Obserwacje innych gwiazd pozwoliły nam mieć obszerną teorię ewolucji gwiazd. W szczególności kluczową rolę powiązano z gwiazdami. Tam możemy zrozumieć, że ewolucja gwiazd zależy od masy gwiazdy ”- powiedział w e-mailu Pizzone, astronom z Międzynarodowej Unii Astronomicznej.

Ponieważ znamy szybkość syntezy słonecznej, znamy szybkość, z jaką spala ona swoje paliwo jądrowe. Ale te pomysły teraz się łączą. Znajomość wieku słońca i tempa syntezy oznacza, że ​​astrofizycy wiedzą, ile spaliło. Słońce pali się od około 5 miliardów lat i będzie płonąć jeszcze przez około 5 miliardów. I właśnie to go interesuje: „Spodziewałbyś się, że synteza jądrowa spowolni [z czasem], ponieważ jest mniej wodoru. Ale to nie jest możliwe – to ciepło utrzymuje stabilne słońce. Wodór trochę się wyczerpuje, a słońce jako całość trochę się zmienia, podnosząc temperaturę, mówi Zijlstra. (Zdarzyło się to już wcześniej, ale wciąż jest dużo wodoru do przemieszczenia.) Ale w końcu wodór się wyczerpie i Słońce zapadnie się do wewnątrz – grawitacja zawsze wygrywa.

Nasze Słońce nie jest wystarczająco masywne, aby wytworzyć supernową. Większe gwiazdy pozostawiają gwiazdy neutronowe lub czarne dziury; Słońce końca będzie dramatyczne w inny sposób. Gdy wodór spala się, Słońce staje się mniejsze, a zewnętrzne warstwy jądra gwiazdy stają się gorętsze. Fuzja zaczyna się pojawiać poza jądrem. Słońce staje się czerwonym olbrzymem, gwiazdą, która rozpada się bardziej i pali mniej energii niż wcześniej. Dotarcie do Czerwonego Olbrzyma zajęło trochę czasu, ale kiedy już to zrobiła, upadek był szybki.

„W tej chwili byłby to naprawdę zły moment, aby przenieść się na Merkurego”, mówi Zijlstra. – W końcu jesteś w słońcu. Świeżo spuchnięte słońce połknęło pierwszą ofiarę.

Słońce będzie nadal pęcznieć i destabilizować. Wenus również zostaje połknięta. (Istnieje debata, czy w pełni spuchnięte czerwone słońce giganta kiedykolwiek dotrze do Ziemi, ale wystarczy powiedzieć, że rzeczy tutaj będą bardzo delikatne; przynajmniej oceany się zagotują, a Ziemia będzie wyglądać jak dzisiejsza Wenus. 'hui). Słońce było tak rozproszone, że zaczęło parować.

Zaledwie 100 000 lat po tym, jak stał się czerwonym olbrzymem, stracił połowę swojej masy. W tym momencie Słońce jest na końcu gry. To biały karzeł, gęsta gwiezdna pozostałość wielkości naszej planety. W tym momencie wyczerpuje się energia jądrowa i powoli stygnie do stałej węglowej kuli unoszącej się głównie w przestrzeni diamentowej.

A wokół tego kompaktowego karła chmura materii wyrzucona przez Słońce może fluoryzować jak jasna mgławica planetarna. Ale to nie jest pewne, mówi Zijlstra, współautorka artykułu w czasopiśmie Nature Astronomy z 2019 roku, na temat prawdopodobieństwa świecenia przez Słońce mgławicy. Aby taka mgławica mogła zaistnieć, Słońce musiałoby być wystarczająco gorące, podczas gdy obłok pozostawałby blisko niego, a nawet wtedy kosmiczny pokaz świetlny byłby tylko mrugnięciem oka w czasie gwiezdnym: około 10 000 lat. Pizzone mówi, że mgławica może wyglądać jak halo Messiera 57, mgławicy Pierścień.

Zachowaj perspektywę. Ta błyskawiczna mgławica na wierzchołku naszej gwiazdy będzie trwać dwa razy dłużej, niż napisała historia ludzkości. Na długo przed pojawieniem się życia na Ziemi ta pierwotna planeta była tak gościnna, jakby miała powrócić. Innymi słowy, nie jesteśmy we właściwym miejscu – jesteśmy we właściwym czasie.

„Naprawdę ważne jest, aby zdać sobie sprawę, że mamy szczęście żyć teraz, gdy istnieje ta bardzo delikatna równowaga produkcji energii słonecznej (i stabilnej orbity naszego księżyca)” Adam Kowalski, gwiezdny astrofizyk z National Solar Observatory, w e-mailu do Gizmodo. „Nie chcemy zepsuć tej równowagi, ponieważ do tej pory nie znaleźliśmy żadnej planety wokół innej gwiazdy, o której wiemy, że ma tę kruchą równowagę”.

Nie trzeba dodawać, że znaleźliśmy sposób, żeby to schrzanić. Ta dekada określi trajektorię modeli zmian klimatycznych w następnym stuleciu i później. W sensie ewolucyjnym „byliśmy tam tylko po to, by kichać tak długo, jak istniał Układ Słoneczny” – powiedział Faherty. „Nie powinieneś sądzić, że Ziemia zostanie pochłonięta przez słońce i tego właśnie szukamy… Bardziej bym się martwił, że nasz własny wpływ zrobi różnicę, dopóki nie dojdziemy do punktu w tym akapicie”.

Wiemy więc, jak i kiedy słońce umrze i wraz z nim zmieni zdatność do zamieszkania na Ziemi. Jednak nie wiadomo jeszcze, czy inteligentne życie będzie istnieć jeszcze 5 miliardów lat, zanim opadnie wraz ze statkiem.

Dodaj komentarz