Bagaimana dan bila sistem suria akan mati

2024 Pengarang: Malcolm Clapton | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 04:06

Kita masih mempunyai sedikit masa lagi, kira-kira 5-7 bilion tahun.

Sebelum ini, dua bulan beredar mengelilingi Bumi, yang kemudiannya bergabung bersama. Titan, satelit Saturnus, adalah analog ideal planet kita, ia mungkin mempunyai kehidupan. Dan asteroid yang berada di antara Musytari dan Pluto, atas sebab tertentu, dipanggil "centaur". Anda boleh belajar tentang ini dan fakta lain tentang angkasa daripada buku “When the Earth had two Moons. Planet kanibal, gergasi ais, komet lumpur dan cahaya langit malam yang lain ", yang baru-baru ini diterbitkan oleh rumah penerbitan" Alpina bukan fiksyen ".

Pencipta lawatan yang menarik ke dalam sejarah sistem suria ialah Eric Asfog, saintis planet dan ahli astronomi Amerika. Penulis bukan sahaja bekerja di Makmal Kajian Planet dan Bulan di Tucson, tetapi juga mengambil bahagian secara aktif dalam ekspedisi NASA. Contohnya, misi Galileo, yang mengkaji Musytari dan bulan-bulannya. Lifehacker menerbitkan petikan daripada bab pertama karya saintis itu.

Seperti enjin pembakaran dalaman yang kadangkala menyala semula apabila sejuk dimulakan, Matahari muda mengalami ledakan aktiviti tinggi yang tidak teratur untuk beberapa juta tahun pertama. Bintang yang melalui peringkat perkembangan ini dipanggil bintang T Tauri selepas bintang aktif yang dikaji dalam buruj yang sepadan. Setelah melepasi peringkat sakit bersalin, bintang akhirnya mematuhi peraturan bahawa yang paling berat dan paling terang daripada mereka menjadi biru, besar dan sangat panas, manakala yang terkecil menjadi merah, sejuk dan kusam.

Jika anda memplot semua bintang yang diketahui pada graf, dengan bintang biru di sebelah kiri, bintang merah di sebelah kanan, yang malap di bahagian bawah dan yang terang di bahagian atas, mereka biasanya akan berbaris sepanjang garisan dari kiri atas. sudut ke sudut kanan bawah. Garis ini dipanggil jujukan utama, dan Matahari kuning berada betul-betul di tengah-tengahnya. Juga, jujukan utama mempunyai banyak pengecualian, serta cabang, di mana bintang muda yang belum berkembang menjadi jujukan utama, dan bintang lama yang telah meninggalkannya, tinggal.

Matahari, bintang yang sangat biasa, memancarkan haba dan cahayanya dengan intensiti yang hampir berterusan selama 4.5 bilion tahun. Ia tidak sekecil kerdil merah, yang membakar dengan sangat ekonomi. Tetapi tidak begitu besar untuk terbakar dalam 10 juta tahun, seperti yang berlaku dengan gergasi biru yang menjadi supernova.

Matahari kita adalah bintang yang baik, dan kita masih mempunyai bahan api yang mencukupi dalam tangki kita.

Kilauannya semakin meningkat secara beransur-ansur, setelah meningkat kira-kira satu perempat sejak penubuhannya, yang sedikit mengalihkannya di sepanjang jujukan utama, tetapi anda tidak akan mengemukakan sebarang tuntutan lain kepadanya. Sudah tentu, dari semasa ke semasa kita menghadapi lonjakan jisim korona, apabila Matahari memuntahkan gelembung magnetoelektrik dan membasahi planet kita dengan aliran sinaran. Ironinya, hari ini, rangkaian buatan kita paling terdedah kepada kesan lontar jisim koronal, kerana nadi elektromagnet yang dikaitkan dengan peristiwa ini boleh mengganggu operasi bahagian besar grid kuasa untuk tempoh dari beberapa minggu hingga dua tahun. Pada tahun 1859, lontar koronal terbesar dalam sejarah moden menyebabkan percikan api di pejabat telegraf dan aurora borealis yang mengagumkan. Pada tahun 2013, syarikat insurans London Lloyd's menganggarkan bahawa kerosakan akibat pelepasan korona di Amerika Syarikat moden adalah dari 0.6 hingga 2.6 trilion dolar. … Tetapi berbanding dengan apa yang berlaku dalam sistem planet lain, aktiviti ini tidak berbahaya sama sekali.

Tetapi ini tidak akan selalu berlaku. Dalam kira-kira 5-7 bilion tahun, "senja para dewa" akan bermula untuk kita, pergolakan terakhir, di mana planet-planet akan meninggalkan orbit mereka. Selepas meninggalkan jujukan utama, Matahari akan menjadi gergasi merah dan dalam beberapa juta tahun akan menelan Utarid, Zuhrah, dan mungkin Bumi. Kemudian ia akan mengecut, membuang separuh jisimnya ke angkasa. Ahli astronomi dari bintang-bintang jiran akan dapat memerhatikan di langit mereka "baharu", mengembangkan cangkang gas berkilauan yang akan hilang dalam beberapa ribu tahun.

Matahari tidak akan lagi menahan awan Oort luar, yang badannya akan mengembara melalui ruang antara bintang sebagai hantu kosmik. Apa yang tinggal pada bintang itu akan mengecut sehingga ia menjadi kerdil putih, badan yang sangat padat yang bersinar dengan cahaya putih dari tenaga gravitinya - hampir tidak bernyawa tetapi terang, saiz Bumi, tetapi satu bilion kali lebih berat. Kami percaya bahawa ini adalah nasib sistem suria kita, sebahagiannya kerana Matahari adalah bintang biasa, dan kita melihat banyak contoh bintang sedemikian pada pelbagai peringkat evolusi, dan sebahagiannya kerana pemahaman teori kita tentang proses tersebut telah melonjak ke hadapan dan adalah sesuai dengan hasil pemerhatian.

Selepas pengembangan gergasi merah berakhir dan Matahari menjadi kerdil putih, planet-planet, asteroid dan saki-baki lain sistem suria dalaman akan mula jatuh ke atasnya dalam lingkaran - pertama disebabkan oleh nyahpecutan dalam gas, dan kemudian disebabkan oleh tindakan kuasa pasang surut - sehingga sisa superdense bintang tidak akan meniup planet untuk mencarik satu demi satu. Pada akhirnya, akan ada cakera bahan seperti bumi, terutamanya terdiri daripada mantel Bumi dan Zuhrah yang tercabut, yang akan berpusing ke bawah ke bintang yang musnah.

Ini bukan sekadar fantasi: ahli astronomi melihat gambar ini dalam penunjuk spektroskopi beberapa jiran "kerdil putih tercemar", di mana unsur-unsur pembentuk batu - magnesium, besi, silikon, oksigen - hadir dalam atmosfera bintang dalam kuantiti yang sepadan dengan komposisi mineral dari kelas silikat, seperti olivin. Ini adalah peringatan terakhir planet seperti Bumi pada masa lalu.

***

Planet yang terbentuk di sekeliling bintang yang jauh lebih besar daripada Matahari akan mempunyai nasib yang kurang menarik. Bintang besar terbakar pada suhu ratusan juta darjah, memakan hidrogen, helium, karbon, nitrogen, oksigen dan silikon dalam pelakuran yang ganas. Hasil tindak balas ini menjadi unsur yang semakin berat sehingga bintang mencapai keadaan kritikal dan meletup seperti supernova, menyerakkan bahagian dalamnya di sekitar diameter beberapa tahun cahaya dan pada masa yang sama membentuk hampir semua unsur berat. Persoalan masa depan sistem planet, yang mungkin terbentuk di sekelilingnya, bertukar menjadi retorik.

Kini semua mata tertumpu pada Betelgeuse, bintang terang yang membentuk bahu kiri buruj Orion. Ia adalah 600 tahun cahaya dari Bumi, bermakna ia tidak terlalu jauh, tetapi mujurlah, bukan antara jiran terdekat kita. Jisim Betelgeuse adalah lapan kali ganda daripada Matahari, dan mengikut model evolusi, ia berusia kira-kira 10 juta tahun.

Dalam beberapa minggu, letupan bintang ini akan setanding dengan kecerahan cahaya Bulan, dan kemudian ia akan mula pudar; jika ini tidak menarik perhatian anda, maka perlu diingat bahawa dari jarak 1 unit astronomi ia seperti melihat bom hidrogen meletup di halaman berdekatan. Sepanjang masa geologi, supernova telah meletup lebih dekat dengan Bumi, menyinari planet kita dan kadangkala membawa kepada kepupusan besar-besaran di atasnya, tetapi tiada satu pun bintang yang paling dekat dengan kita akan meletup sekarang.

"Zon melanda" untuk jenis supernova ini adalah dari 25 hingga 50 tahun cahaya, jadi Betelgeuse tidak menimbulkan ancaman kepada kita.

Oleh kerana ia agak dekat dan mempunyai saiz yang sangat besar, bintang ini adalah yang pertama yang dapat kita lihat secara terperinci melalui teleskop. Walaupun kualiti imej adalah buruk, mereka menunjukkan bahawa Betelgeuse ialah sferoid yang tidak teratur, menyerupai belon yang kempis separa, yang membuat satu revolusi pada paksinya dalam 30 tahun. Kami melihat kepulan atau ubah bentuk yang besar oleh Pierre Kervella et al., "The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Halaju Putaran dan Sifat Sampul Molekul daripada ALMA," Astronomi & Astrofizik 609 (2018), mungkin disebabkan oleh ketidakseimbangan haba global. Nampaknya dia benar-benar bersedia untuk meletup pada bila-bila masa. Tetapi, sebenarnya, agar mana-mana daripada kita berpeluang melihat cahaya acara ini, Betelgeuse terpaksa terbang ke celah-celah pada zaman Kepler dan Shakespeare.

Apabila bintang besar meletup, pintu dapur kimianya terputus dari engselnya. Abu daripada perapian termonuklear bertaburan ke semua arah, supaya helium, karbon, nitrogen, oksigen, silikon, magnesium, besi, nikel dan produk gabungan lain merebak pada kelajuan ratusan kilometer sesaat. Semasa pergerakan, nukleus atom ini, mencapai jisim maksimum 60 unit atom, dihujani secara besar-besaran oleh aliran neutron bertenaga tinggi (zarah yang sama jisim dengan proton, tetapi tanpa cas elektrik) yang terpancar dari teras bintang yang runtuh..

Dari semasa ke semasa, neutron, berlanggar dengan nukleus atom, melekat padanya; akibat daripada semua ini, letupan supernova disertai dengan sintesis pesat unsur-unsur yang lebih kompleks yang dianggap perlu untuk kewujudan kehidupan, serta banyak unsur radioaktif. Sesetengah isotop ini mempunyai separuh hayat hanya beberapa saat, yang lain, seperti ⁶⁰Fe dan ²⁶Al, pereputan dalam kira-kira juta tahun yang diperlukan untuk pembentukan nebula protoplanet kita, dan yang ketiga, katakan ²³⁸U, masih jauh lagi: mereka menyediakan pemanasan geologi selama berbilion tahun. Superskrip sepadan dengan jumlah bilangan proton dan neutron dalam nukleus - ini dipanggil jisim atom.

Inilah yang berlaku apabila Betelgeuse meletup. Dalam sesaat, terasnya akan mengecil kepada saiz bintang neutron - objek yang sangat padat sehingga satu sudu teh bahannya seberat satu bilion tan - dan mungkin menjadi lubang hitam. Pada masa yang sama, Betelgeuse akan meletus kira-kira 10⁵⁷ neutrino, yang membawa tenaga dengan cepat sehingga gelombang kejutan akan mengoyakkan bintang itu.

Ia akan menjadi seperti letupan bom atom, tetapi bertrilion kali lebih kuat.

Bagi pemerhati dari Bumi, Betelgeuse akan meningkatkan kecerahan selama beberapa hari sehingga bintang membanjiri bahagian langitnya dengan cahaya. Dalam beberapa minggu akan datang, ia akan pudar, dan kemudian menjalar ke dalam nebula bercahaya awan gas, disinari oleh raksasa padat di tengahnya.

Supernova pucat jika dibandingkan dengan letupan berkilo-kilo, yang berlaku apabila dua bintang neutron jatuh ke dalam perangkap tarikan bersama dan berpusing ke dalam perlanggaran Mungkin kerana kilonov unsur yang lebih berat seperti emas dan molibdenum muncul di angkasa. … Kedua-dua jasad ini sudah tidak dapat dibayangkan padat - masing-masing mempunyai jisim Matahari, dibungkus dalam isipadu asteroid 10 kilometer - jadi penggabungan mereka menyebabkan gelombang graviti, riak dalam struktur ruang dan masa.

Gelombang graviti jangkaan panjang pertama kali direkodkan pada tahun 2015 dengan instrumen bernilai bilion dolar yang dipanggil LIGO Gelombang graviti pertama telah direkodkan oleh Balai Cerap Gelombang Graviti Interferometer Laser (LIGO) pada September 2015. penggabungan dua lubang hitam pada jarak 1.3 bilion tahun cahaya dari Bumi. (Balai Cerap Gelombang Graviti Interferometer Laser, "Pemerhatian gelombang graviti-interferometrik Laser"). Kemudian, pada 2017, gelombang graviti tiba dengan perbezaan 1.7 saat dengan letusan sinaran gamma yang direkodkan oleh peranti yang sama sekali berbeza - seperti halilintar dan kilatan kilat.

Sungguh menakjubkan bahawa gelombang graviti dan elektromagnet (iaitu, foton) telah mengembara melalui ruang dan masa selama berbilion tahun, dan nampaknya ia benar-benar bebas antara satu sama lain (graviti dan cahaya adalah perkara yang berbeza), tetapi tetap tiba di masa yang sama. Mungkin ini fenomena remeh atau boleh diramalkan, tetapi bagi saya secara peribadi, sinkronisitas graviti dan cahaya ini memenuhi kesatuan Alam Semesta dengan makna yang mendalam. Letupan kilonova bilion tahun yang lalu, satu bilion tahun cahaya yang lalu, kelihatan seperti bunyi loceng yang jauh, bunyi yang membuatkan anda berasa seperti tidak pernah ada hubungan dengan mereka yang mungkin wujud di suatu tempat di kedalaman angkasa. Ia seperti melihat bulan, memikirkan orang yang anda sayangi dan mengingati bahawa mereka juga melihatnya.

Jika anda ingin tahu bagaimana Alam Semesta berasal, di mana lagi kehidupan boleh wujud dan mengapa planet sangat berbeza, buku ini pastinya untuk anda. Eric Asfog bercakap secara terperinci tentang masa lalu dan masa depan sistem suria dan kosmos secara umum.

Alpina Non-Fiction memberi pembaca Lifehacker diskaun 15% pada versi kertas When the Earth Had Two Moons menggunakan kod promosi TWOMOONS.