Kako i kada će solarni sistem umrijeti

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 03:49

Imamo još malo vremena, oko 5-7 milijardi godina.

Ranije su se dva mjeseca okretala oko Zemlje, a zatim su se spojila. Titan, satelit Saturna, idealan je analog naše planete, možda ima život. A asteroidi koji se nalaze između Jupitera i Plutona, iz nekog razloga, nazivaju se "kentauri". O ovim i drugim činjenicama o svemiru možete saznati iz knjige „Kad je Zemlja imala dva mjeseca. Planete kanibala, ledeni divovi, blatne komete i druga svjetla noćnog neba”, koju je nedavno objavila izdavačka kuća “Alpina non-fiction”.

Tvorac fascinantnog izleta u istoriju Sunčevog sistema je Eric Asfog, američki planetarni naučnik i astronom. Autor ne samo da radi u Laboratoriji za proučavanje planeta i Mjeseca u Tucsonu, već i aktivno učestvuje u NASA-inim ekspedicijama. Na primjer, misija Galileo, koja je proučavala Jupiter i njegove mjesece. Lifehacker objavljuje izvod iz prvog poglavlja naučnikovog rada.

Poput motora sa unutrašnjim sagorevanjem koji se ponekad upali kada se hladno pokrene, mlado Sunce je iskusilo nepravilne navale visoke aktivnosti tokom prvih nekoliko miliona godina. Zvijezde koje prolaze kroz ovu razvojnu fazu nazivaju se zvijezdama T Bika po dobro proučenoj aktivnoj zvijezdi u odgovarajućem sazviježđu. Nakon što prođu fazu porođajnih muka, zvijezde se na kraju povinuju pravilu da najteže i najsjajnije od njih postanu plave, ogromne i jako vruće, dok one najmanje postaju crvene, hladne i dosadne.

Ako sve poznate zvijezde nacrtate na grafikonu, s plavim zvijezdama na lijevoj strani, crvenim zvijezdama na desnoj, prigušenim na dnu i svijetlim na vrhu, one će se generalno poredati duž linije koja ide od gornjeg lijevog vrha. ugla do donjeg desnog ugla. Ova linija se zove glavna sekvenca, a žuto Sunce je tačno u njenoj sredini. Također, glavna sekvenca ima mnogo izuzetaka, kao i ogranaka, gdje borave mlade zvijezde koje se još nisu razvile u glavnu sekvencu i stare zvijezde koje su je već napustile.

Sunce, sasvim obična zvijezda, emituje svoju toplinu i svjetlost gotovo konstantnog intenziteta tokom 4,5 milijardi godina. Nije tako mali kao crveni patuljci, koji gore izuzetno ekonomično. Ali ne toliko veliki da bi izgorio za 10 miliona godina, kao što se dešava sa plavim divovima koji postaju supernove.

Naše Sunce je dobra zvijezda, a još uvijek imamo dovoljno goriva u rezervoaru.

Njegov sjaj se postepeno povećava, porastao je za oko četvrtinu od njegovog nastanka, što ga je malo pomerilo duž glavnog niza, ali nećete imati nikakve druge tvrdnje o njemu. Naravno, s vremena na vrijeme nailazimo na izbacivanje koronalne mase, kada Sunce izbaci magnetoelektrični mjehur i okupa našu planetu tokovima radijacije. Ironično, danas je naša umjetna mreža najranjivija na efekte izbacivanja koronalne mase, jer elektromagnetski impuls povezan s ovim događajem može poremetiti rad velikih dijelova električne mreže u periodu od nekoliko sedmica do dvije godine. Godine 1859. najveće koronalno izbacivanje u modernoj istoriji izazvalo je varnice u telegrafskim uredima i veličanstvenu auroru borealis. Londonska osiguravajuća kompanija Lloyd's je 2013. godine procijenila da bi šteta od takve koronalne emisije u modernim Sjedinjenim Državama bila od 0,6 do 2,6 biliona dolara. … Ali u poređenju sa onim što se dešava u drugim planetarnim sistemima, ova aktivnost je potpuno bezopasna.

Ali to neće uvijek biti slučaj. Za oko 5-7 milijardi godina za nas će početi „sumrak bogova“, poslednja previranja, tokom kojih će planete napustiti svoje orbite. Nakon što napusti glavnu sekvencu, Sunce će postati crveni džin i za nekoliko miliona godina progutaće Merkur, Veneru, a možda i Zemlju. Tada će se skupiti, bacajući polovinu svoje mase u svemir. Astronomi sa susednih zvezda moći će da posmatraju na njihovom nebu "novu", ekspandirajuću školjku iskričavog gasa koja će nestati za nekoliko hiljada godina.

Sunce više neće držati vanjski Oortov oblak, čija će tijela lutati međuzvjezdanim prostorom kao kosmički duhovi. Ono što ostane od zvijezde će se skupljati dok ne postane bijeli patuljak, izuzetno gusto tijelo koje sija bijelom svjetlošću iz svoje gravitacijske energije - jedva živo, ali sjajno, veličine Zemlje, ali milijardu puta teže. Vjerujemo da je to sudbina našeg Sunčevog sistema, dijelom zato što je Sunce obična zvijezda, i vidimo mnoge primjere takvih zvijezda u različitim fazama evolucije, a dijelom i zato što je naše teorijsko razumijevanje takvih procesa napredovalo i se dobro slaže sa rezultatima zapažanja.

Nakon što se ekspanzija crvenog diva završi i Sunce postane bijeli patuljak, planete, asteroidi i drugi ostaci unutrašnjeg Sunčevog sistema počeće da padaju na njega spiralno – prvo zbog usporavanja gasa, a potom i zbog djelovanje plimnih sila - sve dok supergusti ostaci ne budu nestali zvijezde neće raznijeti planete jednu po jednu. Na kraju će postojati disk od materijala nalik zemlji, koji se uglavnom sastoji od otkinutih omotača Zemlje i Venere, koji će se spiralno spustiti na uništenu zvijezdu.

Ovo nije samo fantazija: astronomi vide ovu sliku u spektroskopskim indikatorima nekoliko susjednih "zagađenih bijelih patuljaka", gdje su elementi koji stvaraju stijene - magnezijum, željezo, silicijum, kiseonik - prisutni u atmosferi zvijezde u količinama koje odgovaraju sastav minerala iz klase silikata, kao što je olivin. Ovo je posljednji podsjetnik na planete nalik Zemlji iz prošlosti.

***

Planete koje se formiraju oko zvijezda koje su mnogo veće od Sunca imat će manje zanimljivu sudbinu. Masivne zvijezde gore na temperaturama od stotina miliona stepeni, trošeći vodonik, helijum, ugljenik, azot, kiseonik i silicijum u nasilnoj fuziji. Proizvodi ovih reakcija postaju sve teži elementi sve dok zvijezda ne dostigne kritično stanje i eksplodira poput supernove, raspršujući svoju unutrašnjost oko nekoliko svjetlosnih godina u promjeru i istovremeno formirajući gotovo sve teške elemente. Pitanje budućnosti planetarnog sistema, koji se oko njega mogao formirati, pretvara se u retoričko.

Sada su sve oči uprte u Betelgeuze, sjajnu zvijezdu koja formira lijevo rame sazviježđa Orion. Udaljena je 600 svjetlosnih godina od Zemlje, što znači da nije previše daleko, ali na sreću, nije među našim najbližim susjedima. Betelgezeova masa je osam puta veća od Sunčeve, a prema evolucionim modelima, stara je oko 10 miliona godina.

U roku od nekoliko nedelja, eksplozija ove zvezde biće uporediva po sjaju sa sjajem Meseca, a zatim će početi da bledi; ako vas ovo nije impresioniralo, onda imajte na umu da je sa udaljenosti od 1 astronomske jedinice to kao da gledate kako hidrogenska bomba eksplodira u obližnjem dvorištu. Tokom geološkog vremena, supernove su eksplodirale mnogo bliže Zemlji, zračeći našu planetu i ponekad dovodeći do masovnog izumiranja na njoj, ali nijedna od nama najbližih zvijezda sada neće eksplodirati.

"Zona udarca" za ovu vrstu supernove je od 25 do 50 svjetlosnih godina, tako da Betelgeuse ne predstavlja prijetnju za nas.

Budući da je relativno blizu i gigantske veličine, ova zvijezda je prva koju smo mogli detaljno vidjeti kroz teleskop. Iako je kvalitet slika loš, one pokazuju da je Betelgeuze čudno nepravilan sferoid, nalik na djelomično ispuhani balon, koji napravi jedan okret oko svoje ose u 30 godina. Vidimo ogromnu perjanicu ili deformaciju od strane Pierrea Kervelle et al., “The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties from ALMA,” Astronomy & Astrophysics 609 (2018), moguće uzrokovanu globalnom toplotnom neravnotežom. Čini se da je zaista spremna da eksplodira svakog trenutka. Ali, istina, da bi bilo ko od nas imao priliku da ugleda svjetlo ovog događaja, Betelgeuze je morala odletjeti u komadiće u danima Keplera i Shakespearea.

Kada masivna zvijezda eksplodira, vrata njene kemijske kuhinje bivaju raznesena sa šarki. Pepeo iz termonuklearnog ognjišta se raspršuje na sve strane, tako da se helijum, ugljenik, azot, kiseonik, silicijum, magnezijum, gvožđe, nikl i drugi proizvodi fuzije šire brzinom od stotina kilometara u sekundi. U toku kretanja, ova atomska jezgra, koja dostižu maksimalnu masu od 60 atomskih jedinica, masovno su bombardovana strujom visokoenergetskih neutrona (čestice jednake po masi protonima, ali bez električnog naboja) koji izlaze iz kolapsirajućeg jezgra zvezda..

S vremena na vrijeme, neutron, sudarajući se s jezgrom atoma, zakači se za njega; kao rezultat svega ovoga, eksploziju supernove prati brza sinteza složenijih elemenata koji se smatraju neophodnim za postojanje života, kao i mnogih radioaktivnih. Neki od ovih izotopa imaju poluživot od samo nekoliko sekundi, drugi, kao npr ⁶⁰Fe i ²⁶Al, raspadanje za oko milion godina koliko je trebalo formiranje naše protoplanetarne magline, a treća, npr. ²³⁸U, predstoji dug put: oni obezbjeđuju geološko grijanje milijardama godina. Superscript odgovara ukupnom broju protona i neutrona u jezgru - to se zove atomska masa.

Ovo se dešava kada Betelgeuze eksplodira. U sekundi, njegovo jezgro će se smanjiti do veličine neutronske zvijezde - objekta toliko gustog da kašičica njegove supstance teži milijardu tona - i možda će postati crna rupa. U istom trenutku, Betelgeuze će eruptirati oko 10⁵⁷ neutrina, koji prenose energiju tako brzo da će udarni talas rastrgati zvijezdu.

Biće to kao eksplozija atomske bombe, ali trilione puta jače.

Za posmatrače sa Zemlje, Betelgeze će se povećavati u sjaju tokom nekoliko dana sve dok zvezda ne preplavi svoj deo neba svetlošću. Tokom narednih nekoliko sedmica, izblijedit će, a zatim se uvući u blistavu maglinu oblaka plina, ozračenog kompaktnim čudovištem u njegovom središtu.

Supernove blijede u odnosu na kilonske eksplozije, koje nastaju kada dvije neutronske zvijezde upadnu u zamku međusobnog privlačenja i spiralno dođu do sudara. Možda su se upravo zahvaljujući kilonovima u svemiru pojavili teži elementi poput zlata i molibdena. … Ova dva tijela su već nepojmljivo gusta - svako ima masu Sunca, spakovanu u zapreminu asteroida od 10 kilometara - pa njihovo spajanje uzrokuje gravitacijske valove, talasanje u strukturi prostora i vremena.

Dugo predviđeni gravitacioni talasi prvi put su zabeleženi 2015. godine instrumentom vrednim milijardu dolara pod nazivom LIGO. Prvi gravitacioni talas zabeležila je opservatorija gravitacionih talasa laserskog interferometra (LIGO) u septembru 2015. spajanjem dve crne rupe na udaljenosti od 1,3 milijardi svetlosnih godina od Zemlje. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, "Laser-interferometric gravitation-wave opservatory"). Kasnije, 2017. godine, gravitacijski talas je stigao sa razlikom od 1,7 sekundi sa naletom gama zračenja snimljenog potpuno drugačijim uređajem - poput udara groma i bljeska munje.

Neverovatno je da gravitacioni i elektromagnetski talasi (odnosno fotoni) putuju kroz prostor i vreme milijardama godina, i čini se da su potpuno nezavisni jedni od drugih (gravitacija i svetlost su različite stvari), ali su ipak stigli do isto vrijeme. Možda je ovo trivijalan ili predvidljiv fenomen, ali za mene lično, ovaj sinhronicitet gravitacije i svjetlosti ispunio je jedinstvo Univerzuma dubokim značenjem. Eksplozija kilonove prije milijardu godina, prije milijardu svjetlosnih godina, čini se kao daleki zvuk zvona, od čijeg zvuka se osjećate kao nikad prije veze s onima koji možda postoje negdje u dubinama svemira. To je kao da gledate u mjesec, mislite na svoje voljene i sećate se da ga i oni vide.

Ako želite da znate kako je nastao Univerzum, gdje još može postojati život i zašto su planete toliko različite, ova knjiga je definitivno za vas. Eric Asfog detaljno govori o prošlosti i budućnosti Sunčevog sistema i kosmosa uopšte.

Alpina Non-Fiction čitaocima Lifehackera daje 15% popusta na papirnu verziju knjige Kada je Zemlja imala dva mjeseca koristeći TWOMOONS promotivni kod.