Miten ja milloin aurinkokunta kuolee

2024 Kirjoittaja: Malcolm Clapton | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 03:55

Meillä on vielä vähän enemmän aikaa, noin 5-7 miljardia vuotta.

Aikaisemmin kaksi kuuta kiersi Maan ympäri, jotka sitten sulautuivat yhteen. Titan, Saturnuksen satelliitti, on ihanteellinen analogi planeetallemme, sillä voi hyvinkin olla elämää. Ja asteroideja, jotka ovat Jupiterin ja Pluton välillä, kutsutaan jostain syystä "kentaureiksi". Näistä ja muista avaruusasioista voit oppia kirjasta "Kun maapallolla oli kaksi kuuta. Kannibaaliplaneetat, jääjättiläiset, mutakomeetat ja muut yötaivaan valot", jonka julkaisi äskettäin kustantamo" Alpina non-fiction ".

Kiehtovan retken aurinkokunnan historiaan on luonut Eric Asfog, yhdysvaltalainen planeettatieteilijä ja tähtitieteilijä. Kirjoittaja ei vain työskentele Tucsonin planeettojen ja kuun tutkimuksen laboratoriossa, vaan osallistuu myös aktiivisesti NASAn tutkimusmatkoihin. Esimerkiksi Galileo-tehtävä, joka tutki Jupiteria ja sen kuita. Lifehacker julkaisee otteen tiedemiehen työn ensimmäisestä luvusta.

Kuten polttomoottori, joka joskus leimahtaa takaisin kylmäkäynnistettäessä, nuori aurinko koki epäsäännöllisiä korkean aktiivisuuden purskeita muutaman ensimmäisen miljoonan vuoden aikana. Tämän kehitysvaiheen läpi kulkevia tähtiä kutsutaan T Tauri -tähdiksi vastaavan tähdistön hyvin tutkitun aktiivisen tähden mukaan. Synnytystuskien vaiheen läpäisseet tähdet lopulta noudattavat sääntöä, että painavimmista ja kirkkaimmista tulee sinisiä, suuria ja erittäin kuumia, kun taas pienimmistä punaisiksi, viileiksi ja tylsiksi.

Jos piirrät kaikki tunnetut tähdet kaavioon siten, että siniset tähdet vasemmalla, punaiset tähdet oikealla, himmeät alhaalla ja kirkkaat ylhäällä, ne asettuvat yleensä linjaan, joka lähtee ylhäältä vasemmalta. kulmasta oikeaan alakulmaan. Tätä riviä kutsutaan pääsekvenssiksi, ja keltainen aurinko on aivan sen keskellä. Myös pääsarjassa on monia poikkeuksia, samoin kuin sivuhaaroja, joissa asuu nuoria tähtiä, jotka eivät ole vielä kehittyneet pääsarjaan, ja vanhoja tähtiä, jotka ovat jo lähteneet siitä.

Aurinko, hyvin tavallinen tähti, säteilee lämpöään ja valoaan lähes tasaisella intensiteetillä 4,5 miljardin vuoden ajan. Se ei ole niin pieni kuin punaiset kääpiöt, jotka palavat erittäin taloudellisesti. Mutta ei niin suuri, että se palaisi 10 miljoonassa vuodessa, kuten tapahtuu sinisillä jättiläisillä, jotka syntyvät supernovana.

Aurinkomme on hyvä tähti, ja meillä on vielä tarpeeksi polttoainetta säiliössämme.

Sen kirkkaus kasvaa vähitellen, noussut noin neljänneksellä sen perustamisesta, mikä siirsi sitä hieman pääsekvenssiä pitkin, mutta et esitä sille muita vaatimuksia. Tietenkin kohtaamme ajoittain koronaalisen massapurkauksen, kun Aurinko sylkee ulos magnetosähköisen kuplan ja kylpee planeettamme säteilyvirroilla. Ironista kyllä, keinotekoinen verkkomme on nykyään kaikkein haavoittuvimmin koronaalisen massapurkauksen vaikutukselle, koska tähän tapahtumaan liittyvä sähkömagneettinen pulssi voi häiritä suurten sähköverkon osien toimintaa useista viikoista kahteen vuoteen. Vuonna 1859 modernin historian suurin koronavuoto aiheutti kipinöitä lennätintoimistoissa ja upeat revontulet. Lontoon vakuutusyhtiö Lloyd's arvioi vuonna 2013, että tällaisen koronapäästön aiheuttamat vahingot nykyaikaisessa Yhdysvalloissa olisivat 0,6-2,6 biljoonaa dollaria. … Mutta verrattuna siihen, mitä tapahtuu muissa planeettajärjestelmissä, tämä toiminta on täysin vaaratonta.

Mutta näin ei aina tapahdu. Noin 5-7 miljardin vuoden kuluttua meille alkaa "jumalien hämärä", viimeinen myllerrys, jonka aikana planeetat jättävät kiertoradansa. Poistuttuaan pääsekvenssistä Auringosta tulee punainen jättiläinen, ja muutaman miljoonan vuoden kuluttua se nielaisee Merkuriuksen, Venuksen ja mahdollisesti Maan. Sitten se supistuu ja heittää puolet massastaan avaruuteen. Naapuritähtien tähtitieteilijät voivat tarkkailla taivaalla "uutta", laajenevaa kuohuvaa kaasukuorta, joka katoaa muutamassa tuhannessa vuodessa.

Aurinko ei enää pidä ulompaa Oort-pilveä, jonka ruumiit lähtevät vaeltamaan tähtienvälisessä avaruudessa kosmisina haamuina. Tähden jäljelle jäävä supistuu, kunnes siitä tulee valkoinen kääpiö, äärimmäisen tiheä kappale, joka loistaa valkoista valoa sen painovoimaenergiasta - tuskin elossa, mutta kirkas, Maan kokoinen, mutta miljardi kertaa raskaampi. Uskomme, että tämä on aurinkokuntamme kohtalo, osittain siksi, että Aurinko on tavallinen tähti, ja näemme monia esimerkkejä tällaisista tähdistä evoluution eri vaiheissa, ja osittain siksi, että teoreettinen ymmärryksemme tällaisista prosesseista on kasvanut eteenpäin. on hyvin sopusoinnussa havaintojen tulosten kanssa.

Kun punaisen jättiläisen laajeneminen päättyy ja Auringosta tulee valkoinen kääpiö, planeetat, asteroidit ja muut sisäisen aurinkokunnan jäännökset alkavat pudota sen päälle spiraalimaisesti - ensin kaasun hidastumisesta ja sitten vuorovesivoimien toiminta - ennen kuin supertiheät jäännökset tähdet eivät puhalla planeettoja yksitellen paloiksi. Lopulta tulee maan kaltaisista materiaaleista koostuva kiekko, joka koostuu pääasiassa Maan ja Venuksen irrotetuista vaipaista ja joka kiertyy alas tuhoutuneen tähden päälle.

Tämä ei ole vain fantasia: tähtitieteilijät näkevät tämän kuvan useiden viereisten "saastunneiden valkoisten kääpiöiden" spektroskooppisissa indikaattoreissa, joissa kiviä muodostavia alkuaineita - magnesiumia, rautaa, piitä, happea - on läsnä tähden ilmakehässä määriä, jotka vastaavat silikaattiluokan mineraalien, kuten oliviinin, koostumus. Tämä on viimeinen muistutus menneisyyden Maan kaltaisista planeetoista.

***

Aurinkoa paljon suurempien tähtien ympärille muodostuvien planeettojen kohtalo on vähemmän kiinnostava. Massiiviset tähdet palavat satojen miljoonien asteiden lämpötiloissa kuluttaen vetyä, heliumia, hiiltä, typpeä, happea ja piitä väkivaltaisessa fuusiossa. Näiden reaktioiden tuotteet muuttuvat yhä raskaammiksi alkuaineiksi, kunnes tähti saavuttaa kriittisen tilan ja räjähtää supernovana, sirottaen sisäpuolensa halkaisijaltaan useiden valovuosien päähän ja muodostaen samalla lähes kaikki raskaat alkuaineet. Kysymys planeettajärjestelmän tulevaisuudesta, joka olisi voinut muodostua sen ympärille, muuttuu retoriseksi.

Nyt kaikki katseet on kiinnitetty Betelgeuseen, kirkkaaseen tähteen, joka muodostaa Orionin tähdistön vasemman olkapään. Se on 600 valovuoden päässä Maasta, eli se ei ole liian kaukana, mutta onneksi ei lähimpien naapuriemme joukossa. Betelgeusen massa on kahdeksan kertaa Auringon massa, ja evoluutiomallien mukaan se on noin 10 miljoonaa vuotta vanha.

Tämän tähden räjähdys on parin viikon sisällä verrattavissa kirkkaudeltaan Kuun säteilyyn, ja sitten se alkaa haalistua; Jos tämä ei tehnyt sinuun vaikutusta, muista, että 1 tähtitieteellisen yksikön etäisyydeltä on kuin katsoisi vetypommin räjähtävän läheisellä pihalla. Geologisen ajan kuluessa supernovat ovat räjähtäneet paljon lähemmäs Maata säteilyttäen planeettamme ja johtaneet toisinaan massasukupuuttoon, mutta mikään lähimmistä tähdistä ei räjähtäisi nyt.

Tämän tyyppisten supernovien "iskuvyöhyke" on 25-50 valovuotta, joten Betelgeuse ei aiheuta meille uhkaa.

Koska se on suhteellisen lähellä ja sillä on jättimäinen koko, tämä tähti on ensimmäinen, jonka pystyimme näkemään yksityiskohtaisesti kaukoputken läpi. Vaikka kuvien laatu on huono, ne osoittavat, että Betelgeuse on oudon epäsäännöllinen pallo, joka muistuttaa osittain tyhjennettyä ilmapalloa, joka tekee yhden kierroksen akselillaan 30 vuodessa. Näemme Pierre Kervellan et al.:n "The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties from ALMA" Astronomy & Astrophysics 609 (2018) valtavan täplän tai muodonmuutoksen, joka saattaa johtua globaalista lämpöepätasapainosta. Näyttää siltä, että hän on todella valmis räjähtämään milloin tahansa. Mutta itse asiassa, jotta kenellä tahansa meistä olisi mahdollisuus nähdä tämän tapahtuman valo, Betelgeusen täytyi lentää rikki Keplerin ja Shakespearen päivinä.

Kun massiivinen tähti räjähtää, sen kemiallisen keittiön ovet lentävät saranoistaan. Lämpöydinuunin tuhkat leviävät kaikkiin suuntiin, jolloin helium, hiili, typpi, happi, pii, magnesium, rauta, nikkeli ja muut fuusiotuotteet leviävät satojen kilometrien sekunnissa nopeudella. Liikkumisen aikana näitä atomiytimiä, joiden enimmäismassa on 60 atomiyksikköä, pommittaa massiivisesti romahtavasta tähden ytimestä lähtevä korkeaenerginen neutronivirta (hiukkasia, jotka ovat massaltaan yhtä suuria kuin protonit, mutta ilman sähkövarausta)..

Ajoittain neutroni, joka törmää atomin ytimeen, kiinnittyy siihen; kaiken tämän seurauksena supernovaräjähdyksen mukana syntyy monimutkaisempien, elämän olemassaolon kannalta välttämättöminä pidettyjen elementtien sekä monien radioaktiivisten elementtien nopea synteesi. Joidenkin näistä isotoopeista puoliintumisaika on vain sekunteja, toisten, kuten ⁶⁰Fe ja ²⁶Al, hajoaminen noin miljoonassa vuodessa protoplanetaarisen sumun muodostumiseen kului, ja kolmas, sano ²³⁸U, matkaa on pitkä: ne tarjoavat geologista lämpöä miljardeiksi vuosiksi Yläindeksi vastaa protonien ja neutronien kokonaismäärää ytimessä - tätä kutsutaan atomimassaksi.

Näin tapahtuu, kun Betelgeuse räjähtää. Sekunnissa sen ydin kutistuu neutronitähden kokoiseksi - esineeksi, joka on niin tiheä, että teelusikallinen sen ainetta painaa miljardi tonnia - ja mahdollisesti muuttuu mustaksi aukoksi. Samaan aikaan Betelgeuse purkautuu noin 10⁵⁷ neutriinoja, jotka kuljettavat energiaa pois niin nopeasti, että shokkiaalto repii tähden osiin.

Se on kuin atomipommin räjähdys, mutta biljoonia kertoja vahvempi.

Maan tarkkailijoille Betelgeuse lisää kirkkautta useiden päivien aikana, kunnes tähti täyttää osan taivaasta valolla. Parin seuraavan viikon aikana se haalistuu ja hiipii sitten hehkuvaan kaasupilven sumuun, jota säteilyttää sen keskellä oleva kompakti hirviö.

Supernovat kalpeavat verrattuna kiloräjähdyksiin, jotka tapahtuvat kahden neutronitähden putoaessa keskinäisen vetovoiman ansaan ja kierteessä törmäykseen. Kenties kilonovien ansiosta avaruuteen ilmestyi raskaampia alkuaineita, kuten kultaa ja molybdeeniä. … Nämä kaksi kappaletta ovat jo käsittämättömän tiheitä - kummallakin on Auringon massa, pakattuna 10 kilometrin asteroidin tilavuuteen - joten niiden yhdistäminen aiheuttaa gravitaatioaaltoja, aaltoilua avaruuden ja ajan rakenteessa.

Pitkään ennustetut gravitaatioaallot tallennettiin ensimmäisen kerran vuonna 2015 miljardin dollarin instrumentilla nimeltä LIGO. Ensimmäinen gravitaatioaalto tallensi Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) syyskuussa 2015. Kahden mustan aukon yhdistäminen 1,3 etäisyydellä miljardia valovuotta maasta. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, "Laser-interferometric gravitational-wave observatory"). Myöhemmin, vuonna 2017, gravitaatioaalto saapui 1,7 sekunnin erolla gammasäteilypurskeella, joka oli tallennettu täysin erilaisella laitteella - kuten ukkonen ja salaman välähdys.

On hämmästyttävää, että gravitaatio- ja sähkömagneettiset aallot (eli fotonit) ovat kulkeneet avaruudessa ja ajassa miljardeja vuosia, ja näyttää siltä, että ne ovat täysin riippumattomia toisistaan (painovoima ja valo ovat eri asioita), mutta saapuivat kuitenkin samaan aikaan. Ehkä tämä on triviaali tai ennustettavissa oleva ilmiö, mutta minulle henkilökohtaisesti tämä painovoiman ja valon synkronisuus täytti universumin yhtenäisyyden syvällä merkityksellä. Kilonovan räjähdys miljardi vuotta sitten, miljardi valovuotta sitten näyttää kaukaiselta kellon ääneltä, jonka ääni saa sinut tuntemaan kuin koskaan ennen yhteyden niihin, jotka saattavat olla jossain avaruuden syvyyksissä. Se on kuin katsoisi kuuta, ajattelisi rakkaitasi ja muistaisi, että hekin näkevät sen.

Jos haluat tietää, miten universumi sai alkunsa, missä muualla voi olla elämää ja miksi planeetat ovat niin erilaisia, tämä kirja on ehdottomasti sinua varten. Eric Asfog puhuu yksityiskohtaisesti aurinkokunnan menneisyydestä ja tulevaisuudesta sekä kosmoksesta yleensä.

Alpina Non-Fiction antaa Lifehackerin lukijoille 15 % alennuksen When the Earth Had Two Moons -lehden paperiversiosta käyttämällä TWOMOONS-tarjouskoodia.