Cum și când va muri sistemul solar

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 04:09

Mai avem puțin timp, cam 5-7 miliarde de ani.

Anterior, două luni se învârteau în jurul Pământului, care apoi s-au contopit împreună. Titan, satelitul lui Saturn, este un analog ideal al planetei noastre, poate avea viață. Iar asteroizii care se află între Jupiter și Pluto, din anumite motive, sunt numiți „centauri”. Puteți afla despre acestea și alte fapte despre spațiu din cartea „Când Pământul avea două luni. Planete canibale, giganți de gheață, comete de noroi și alte lumini ale cerului nopții”, care a fost publicat recent de editura „Alpina non-fiction”.

Creatorul unei excursii fascinante în istoria sistemului solar este Eric Asfog, astronom și planetar american. Autorul nu numai că lucrează la Laboratorul pentru Studiul Planetelor și Lunii din Tucson, dar participă activ și la expedițiile NASA. De exemplu, misiunea Galileo, care a studiat Jupiter și lunile sale. Lifehacker publică un fragment din primul capitol al lucrării omului de știință.

Asemenea unui motor cu ardere internă, care uneori se retrage la pornirea frigului, tânărul Soare a experimentat explozii neregulate de mare activitate în primele câteva milioane de ani. Stelele care trec prin această etapă de dezvoltare sunt numite stele T Tauri după o stea activă bine studiată din constelația corespunzătoare. După ce au trecut de stadiul durerilor de naștere, stelele se supun în cele din urmă regulii că cele mai grele și mai strălucitoare dintre ele devin albastre, uriașe și foarte fierbinți, în timp ce cele mai mici devin roșii, reci și plictisitoare.

Dacă trasați toate stelele cunoscute pe un grafic, cu stele albastre în stânga, stele roșii în dreapta, cele slabe în jos și cele luminoase în sus, acestea se vor alinia în general de-a lungul unei linii care merge din stânga sus. colț în colțul din dreapta jos. Această linie se numește secvența principală, iar Soarele galben este chiar în mijlocul ei. De asemenea, secvența principală are multe excepții, precum și ramuri, unde locuiesc stele tinere care nu s-au dezvoltat încă până la secvența principală și stele vechi care au părăsit-o deja.

Soarele, o stea foarte obișnuită, își emite căldura și lumina cu o intensitate aproape constantă timp de 4,5 miliarde de ani. Nu este la fel de mic precum piticii roșii, care ard extrem de economic. Dar nu atât de mare încât să ardă în 10 milioane de ani, așa cum se întâmplă cu giganții albaștri care devin supernove.

Soarele nostru este o stea bună și încă mai avem suficient combustibil în rezervor.

Luminozitatea sa crește treptat, crescând cu aproximativ un sfert de la înființare, ceea ce a deplasat-o ușor de-a lungul secvenței principale, dar nu îi vei prezenta alte pretenții. Desigur, din când în când întâlnim ejecții de masă coronală, când Soarele aruncă o bula magnetoelectrică și scaldă planeta noastră cu fluxuri de radiații. În mod ironic, astăzi, rețeaua noastră artificială este cea mai vulnerabilă la efectul unei ejecții de masă coronală, deoarece un impuls electromagnetic asociat cu acest eveniment poate perturba funcționarea unor secțiuni mari ale rețelei electrice pentru o perioadă de la câteva săptămâni la doi ani. În 1859, cea mai mare ejecție coronală din istoria modernă a provocat scântei în birourile de telegraf și aurora boreală magnifică. În 2013, compania de asigurări londoneză Lloyd's a estimat că prejudiciul cauzat de o astfel de emisie coronală în Statele Unite moderne ar fi de la 0,6 la 2,6 trilioane de dolari. … Dar în comparație cu ceea ce se întâmplă în alte sisteme planetare, această activitate este complet inofensivă.

Dar acest lucru nu va fi întotdeauna cazul. În aproximativ 5-7 miliarde de ani va începe pentru noi „amurgul zeilor”, ultima frământare, timp în care planetele își vor părăsi orbitele. După părăsirea secvenței principale, Soarele va deveni o gigantă roșie și în câteva milioane de ani va înghiți Mercur, Venus și, eventual, Pământul. Apoi se va contracta, aruncând jumătate din masa sa în spațiu. Astronomii din stelele vecine vor putea observa pe cerul lor o „nouă”, înveliș de gaz spumant, care va dispărea în câteva mii de ani.

Soarele nu va mai ține norul exterior Oort, ale cărui corpuri vor merge să rătăcească prin spațiul interstelar ca niște fantome cosmice. Ceea ce rămâne din stea se va contracta până când va deveni o pitică albă, un corp extrem de dens care strălucește cu lumină albă din energia sa gravitațională - abia viu, dar strălucitor, de dimensiunea Pământului, dar de un miliard de ori mai greu. Credem că aceasta este soarta sistemului nostru solar, în parte pentru că Soarele este o stea obișnuită și vedem multe exemple de astfel de stele în diferite stadii de evoluție și în parte pentru că înțelegerea noastră teoretică a unor astfel de procese a sărit înainte și este de acord cu rezultatele observațiilor.

După ce expansiunea gigantului roșu se termină și Soarele devine o pitică albă, planetele, asteroizii și alte rămășițe ale sistemului solar interior vor începe să cadă pe ea în spirală - mai întâi din cauza decelerării gazului și apoi din cauza acțiunea forțelor mareelor - până la rămășițele superdense stelele nu vor arunca planetele în bucăți una câte una. În cele din urmă, va exista un disc de materiale asemănătoare pământului, constând în principal din mantiile rupte ale Pământului și Venus, care vor coborî în spirală pe steaua distrusă.

Aceasta nu este doar o fantezie: astronomii văd această imagine în indicatorii spectroscopici ai mai multor „pitice albe poluate” vecine, unde elementele care formează roci - magneziu, fier, siliciu, oxigen - sunt prezente în atmosfera stelei în cantități corespunzătoare compoziția mineralelor din clasa silicaților, cum ar fi olivina. Acesta este ultimul memento al planetelor asemănătoare Pământului din trecut.

***

Planetele care se formează în jurul stelelor care sunt mult mai mari decât Soarele vor avea o soartă mai puțin interesantă. Stele masive ard la temperaturi de sute de milioane de grade, consumând hidrogen, heliu, carbon, azot, oxigen și siliciu în fuziune violentă. Produsele acestor reacții devin elemente din ce în ce mai grele până când steaua ajunge într-o stare critică și explodează ca o supernovă, împrăștiindu-și interiorul în jurul a câțiva ani-lumină în diametru și formând în același timp aproape toate elementele grele. Întrebarea viitorului sistemului planetar, care s-ar fi putut forma în jurul lui, se transformă într-una retorică.

Acum toți ochii sunt ațintiți asupra Betelgeuse, o stea strălucitoare care formează umărul stâng al constelației Orion. Se află la 600 de ani lumină distanță de Pământ, adică nu este prea departe, dar, din fericire, nu este printre cei mai apropiați vecini ai noștri. Masa lui Betelgeuse este de opt ori mai mare decât cea a Soarelui și, conform modelelor evolutive, are o vechime de aproximativ 10 milioane de ani.

În câteva săptămâni, explozia acestei stele va fi comparabilă ca strălucire cu strălucirea Lunii, iar apoi va începe să se estompeze; dacă acest lucru nu v-a impresionat, atunci rețineți că de la o distanță de 1 unitate astronomică este ca și cum ați vedea o bombă cu hidrogen explodând într-o curte din apropiere. De-a lungul timpului geologic, supernovele au explodat mult mai aproape de Pământ, iradiind planeta noastră și uneori ducând la extincții în masă pe ea, dar niciuna dintre stelele cele mai apropiate de noi nu va exploda acum.

„Zona de lovire” pentru acest tip de supernovă este de la 25 la 50 de ani lumină, așa că Betelgeuse nu reprezintă o amenințare pentru noi.

Deoarece este relativ aproape și are o dimensiune gigantică, această stea este prima pe care am putut-o vedea în detaliu printr-un telescop. Deși calitatea imaginilor este slabă, ele arată că Betelgeuse este un sferoid ciudat de neregulat, care seamănă cu un balon parțial dezumflat, care face o revoluție pe axa sa în 30 de ani. Vedem o uriașă plume sau deformare de Pierre Kervella și colab., „The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties from ALMA”, Astronomy & Astrophysics 609 (2018), posibil cauzate de dezechilibrul termic global. Se pare că este într-adevăr gata să explodeze în orice moment. Dar, într-adevăr, pentru ca oricare dintre noi să aibă șansa de a vedea lumina acestui eveniment, Betelgeuse a trebuit să zboare în bucăți în zilele lui Kepler și Shakespeare.

Când o stea masivă explodează, ușile bucătăriei sale chimice sunt aruncate din balamale. Cenușa dintr-o vatră termonucleară se împrăștie în toate direcțiile, astfel încât heliul, carbonul, azotul, oxigenul, siliciul, magneziul, fierul, nichelul și alte produse de fuziune se răspândesc cu o viteză de sute de kilometri pe secundă. În cursul mișcării, aceste nuclee atomice, atingând o masă maximă de 60 de unități atomice, sunt bombardate masiv de un flux de neutroni de înaltă energie (particule egale în masă cu protonii, dar fără sarcină electrică) care emană din miezul stelar care se prăbușește..

Din când în când, un neutron, ciocnind de nucleul unui atom, se atașează de acesta; ca urmare a tuturor acestora, o explozie de supernovă este însoțită de sinteza rapidă a unor elemente mai complexe care sunt considerate necesare pentru existența vieții, precum și a multor radioactive. Unii dintre acești izotopi au un timp de înjumătățire de numai secunde, alții, cum ar fi ⁶⁰Fe si ²⁶Al, dezintegrare în aproximativ un milion de ani în care a durat formarea nebuloasei noastre protoplanetare, iar a treia, să zicem ²³⁸U, este un drum lung de parcurs: ele asigură încălzirea geologică pentru miliarde de ani. Superscriptul corespunde numărului total de protoni și neutroni din nucleu - aceasta se numește masă atomică.

Asta se întâmplă când Betelgeuse explodează. Într-o secundă, miezul său se va micșora la dimensiunea unei stele neutronice - un obiect atât de dens încât o linguriță din substanța sa cântărește un miliard de tone - și poate deveni o gaură neagră. În același moment, Betelgeuse va erupe pe la 10⁵⁷ neutrini, care transportă energia atât de repede încât unda de șoc va rupe steaua.

Va fi ca explozia unei bombe atomice, dar de trilioane de ori mai puternică.

Pentru observatorii de pe Pământ, Betelgeuse va crește în luminozitate pe parcursul mai multor zile, până când steaua își inundă partea sa de cer cu lumină. În următoarele două săptămâni, se va estompa și apoi se va strecura în nebuloasa strălucitoare a unui nor de gaz, iradiat de un monstru compact în centrul său.

Supernovele palid în comparație cu exploziile în kilograme, care au loc atunci când două stele neutronice cad în capcana atracției reciproce și spiralează într-o coliziune. Poate că datorită kilonov-urilor au apărut în spațiu elemente mai grele, cum ar fi aurul și molibdenul. … Aceste două corpuri sunt deja de neconceput de dense - fiecare are masa Soarelui, împachetat în volumul unui asteroid de 10 kilometri - așa că fuziunea lor provoacă unde gravitaționale, ondulații în structura spațiului și timpului.

Undele gravitaționale prezise de lungă durată au fost înregistrate pentru prima dată în 2015 cu un instrument de un miliard de dolari numit LIGO. Prima undă gravitațională a fost înregistrată de Observatorul de unde gravitaționale cu interferometru cu laser (LIGO) în septembrie 2015. fuziunea a două găuri negre la o distanță de 1,3 miliarde de ani lumină de la Pământ. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, „Laser-interferometric gravitational-wave observatory”). Mai târziu, în 2017, unda gravitațională a sosit cu o diferență de 1,7 secunde cu o explozie de radiație gamma înregistrată de un dispozitiv complet diferit - ca un fulger și un fulger.

Este uimitor că undele gravitaționale și electromagnetice (adică fotonii) au călătorit prin spațiu și timp de miliarde de ani și se pare că sunt complet independente unele de altele (gravitația și lumina sunt lucruri diferite), dar totuși au ajuns la acelasi timp. Poate că acesta este un fenomen banal sau previzibil, dar pentru mine personal, această sincronicitate a gravitației și a luminii a umplut unitatea Universului cu un sens profund. Explozia de acum un miliard de ani kilonova, acum un miliard de ani lumină, pare un sunet îndepărtat al unui clopoțel, al cărui sunet te face să simți ca niciodată o legătură cu cei care ar putea exista undeva în adâncurile spațiului. Este ca și cum ai privi luna, te-ai gândi la cei dragi și ți-ai aminti că o văd și ei.

Dacă vrei să știi cum a apărut Universul, unde mai poate exista viața și de ce planetele sunt atât de diferite, această carte este cu siguranță pentru tine. Eric Asfog vorbește în detaliu despre trecutul și viitorul sistemului solar și al cosmosului în general.

Alpina Non-Fiction oferă cititorilor Lifehacker o reducere de 15% la versiunea pe hârtie a filmului When the Earth Had Two Moons folosind codul promoțional TWOMOONS.