Πώς και πότε θα πεθάνει το ηλιακό σύστημα

2024 Συγγραφέας: Malcolm Clapton | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 03:52

Έχουμε ακόμα λίγο χρόνο, περίπου 5-7 δισεκατομμύρια χρόνια.

Προηγουμένως, δύο φεγγάρια περιστρέφονταν γύρω από τη Γη, τα οποία στη συνέχεια συγχωνεύτηκαν. Ο Τιτάνας, ο δορυφόρος του Κρόνου, είναι ιδανικός ανάλογος του πλανήτη μας, μπορεί κάλλιστα να έχει ζωή. Και οι αστεροειδείς που βρίσκονται μεταξύ Δία και Πλούτωνα, για κάποιο λόγο, ονομάζονται «κένταυροι». Μπορείτε να μάθετε για αυτά και άλλα στοιχεία για το διάστημα από το βιβλίο «Όταν η Γη είχε δύο φεγγάρια. Πλανήτες κανίβαλοι, γίγαντες πάγου, κομήτες από λάσπη και άλλα φωτιστικά του νυχτερινού ουρανού», το οποίο κυκλοφόρησε πρόσφατα από τον εκδοτικό οίκο «Alpina non-fiction».

Ο δημιουργός μιας συναρπαστικής εκδρομής στην ιστορία του ηλιακού συστήματος είναι ο Έρικ Άσφογκ, Αμερικανός πλανητολόγος και αστρονόμος. Ο συγγραφέας όχι μόνο εργάζεται στο Εργαστήριο για τη Μελέτη των Πλανητών και της Σελήνης στο Tucson, αλλά συμμετέχει ενεργά και σε αποστολές της NASA. Για παράδειγμα, η αποστολή Galileo, η οποία μελέτησε τον Δία και τα φεγγάρια του. Το Lifehacker δημοσιεύει ένα απόσπασμα από το πρώτο κεφάλαιο της εργασίας του επιστήμονα.

Όπως μια μηχανή εσωτερικής καύσης που μερικές φορές αναβοσβήνει όταν εκκινούσε το κρύο, ο νεαρός Ήλιος γνώρισε ακανόνιστες εκρήξεις υψηλής δραστηριότητας για τα πρώτα μερικά εκατομμύρια χρόνια. Τα αστέρια που διέρχονται από αυτό το αναπτυξιακό στάδιο ονομάζονται αστέρια T Tauri από ένα καλά μελετημένο ενεργό αστέρι στον αντίστοιχο αστερισμό. Έχοντας περάσει το στάδιο της γέννας, τα αστέρια υπακούουν τελικά στον κανόνα ότι τα πιο βαριά και λαμπερά από αυτά γίνονται μπλε, τεράστια και πολύ καυτά, ενώ τα πιο μικρά γίνονται κόκκινα, δροσερά και θαμπά.

Εάν σχεδιάσετε όλα τα γνωστά αστέρια σε ένα γράφημα, με μπλε αστέρια στα αριστερά, κόκκινα αστέρια στα δεξιά, αμυδρά στο κάτω μέρος και φωτεινά στο επάνω μέρος, γενικά θα ευθυγραμμιστούν κατά μήκος μιας γραμμής που πηγαίνει από πάνω αριστερά γωνία στην κάτω δεξιά γωνία. Αυτή η γραμμή ονομάζεται κύρια ακολουθία και ο κίτρινος Ήλιος βρίσκεται ακριβώς στη μέση της. Επίσης, η κύρια ακολουθία έχει πολλές εξαιρέσεις, καθώς και παραφυάδες, όπου διαμένουν νεαρά αστέρια που δεν έχουν ακόμη εξελιχθεί στην κύρια ακολουθία και παλιά αστέρια που την έχουν ήδη εγκαταλείψει.

Ο ήλιος, ένα πολύ συνηθισμένο αστέρι, εκπέμπει τη θερμότητα και το φως του με σχεδόν σταθερή ένταση για 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Δεν είναι τόσο μικρό όσο οι κόκκινοι νάνοι, που καίγονται εξαιρετικά οικονομικά. Αλλά όχι τόσο μεγάλο ώστε να καεί σε 10 εκατομμύρια χρόνια, όπως συμβαίνει με τους μπλε γίγαντες που γίνονται σουπερνόβα.

Ο Ήλιος μας είναι καλό αστέρι και έχουμε ακόμα αρκετά καύσιμα στη δεξαμενή μας.

Η φωτεινότητά του αυξάνεται σταδιακά, έχοντας αυξηθεί κατά περίπου ένα τέταρτο από την έναρξή του, κάτι που το μετατόπισε ελαφρώς κατά μήκος της κύριας ακολουθίας, αλλά δεν θα παρουσιάσετε άλλους ισχυρισμούς σε αυτό. Φυσικά, κατά καιρούς συναντάμε εκτινάξεις στεφανιαίας μάζας, όταν ο Ήλιος εκτοξεύει μια μαγνητοηλεκτρική φυσαλίδα και λούζει τον πλανήτη μας με ρεύματα ακτινοβολίας. Κατά ειρωνικό τρόπο, σήμερα, το τεχνητό δίκτυό μας είναι πιο ευάλωτο στην επίδραση μιας στεφανιαίας εκτίναξης μάζας, επειδή ένας ηλεκτρομαγνητικός παλμός που σχετίζεται με αυτό το συμβάν μπορεί να διαταράξει τη λειτουργία μεγάλων τμημάτων του ηλεκτρικού δικτύου για μια περίοδο από αρκετές εβδομάδες έως δύο χρόνια. Το 1859, η μεγαλύτερη στεφανιαία εκτόξευση στη σύγχρονη ιστορία προκάλεσε σπινθήρες στα τηλεγραφεία και στο υπέροχο βόρειο σέλας. Το 2013, η λονδρέζικη ασφαλιστική εταιρεία Lloyd's εκτίμησε ότι η ζημιά από μια τέτοια εκπομπή κορωνοϊού στις σύγχρονες Ηνωμένες Πολιτείες θα ήταν από 0,6 έως 2,6 τρισεκατομμύρια δολάρια. … Αλλά σε σύγκριση με αυτό που συμβαίνει σε άλλα πλανητικά συστήματα, αυτή η δραστηριότητα είναι εντελώς ακίνδυνη.

Αλλά αυτό δεν θα συμβαίνει πάντα. Σε περίπου 5-7 δισεκατομμύρια χρόνια θα ξεκινήσει για εμάς το «λυκόφως των θεών», η τελευταία αναταραχή, κατά την οποία οι πλανήτες θα εγκαταλείψουν τις τροχιές τους. Αφού φύγει από την κύρια ακολουθία, ο Ήλιος θα γίνει ένας κόκκινος γίγαντας και σε μερικά εκατομμύρια χρόνια θα καταπιεί τον Ερμή, την Αφροδίτη και πιθανώς τη Γη. Τότε θα συστέλλεται, ρίχνοντας τη μισή μάζα του στο διάστημα. Οι αστρονόμοι από γειτονικά αστέρια θα μπορούν να παρατηρούν στον ουρανό τους ένα «νέο», διαστελλόμενο κέλυφος αφρώδους αερίου που θα εξαφανιστεί σε μερικές χιλιάδες χρόνια.

Ο ήλιος δεν θα συγκρατεί πλέον το εξωτερικό σύννεφο του Oort, του οποίου τα σώματα θα περιπλανηθούν στον διαστρικό χώρο ως κοσμικά φαντάσματα. Ό,τι απομένει από το αστέρι θα συστέλλεται έως ότου γίνει ένας λευκός νάνος, ένα εξαιρετικά πυκνό σώμα που λάμπει με λευκό φως από τη βαρυτική του ενέργεια - ελάχιστα ζωντανό αλλά φωτεινό, στο μέγεθος της Γης, αλλά ένα δισεκατομμύριο φορές βαρύτερο. Πιστεύουμε ότι αυτή είναι η μοίρα του ηλιακού μας συστήματος, εν μέρει επειδή ο Ήλιος είναι ένα συνηθισμένο αστέρι, και βλέπουμε πολλά παραδείγματα τέτοιων αστεριών σε διάφορα στάδια της εξέλιξης, και εν μέρει επειδή η θεωρητική μας κατανόηση τέτοιων διαδικασιών έχει πηδήξει προς τα εμπρός και είναι σε καλή συμφωνία με τα αποτελέσματα των παρατηρήσεων.

Αφού τελειώσει η διαστολή του κόκκινου γίγαντα και ο Ήλιος γίνει ένας λευκός νάνος, πλανήτες, αστεροειδείς και άλλα υπολείμματα του εσωτερικού ηλιακού συστήματος θα αρχίσουν να πέφτουν πάνω του σπειροειδώς - πρώτα λόγω επιβράδυνσης του αερίου και στη συνέχεια λόγω της δράση των παλιρροϊκών δυνάμεων - μέχρι τα υπερπυκνά απομεινάρια, τα αστέρια δεν θα θρυμματίσουν τους πλανήτες έναν προς έναν. Στο τέλος, θα υπάρχει ένας δίσκος υλικών που μοιάζουν με τη γη, που θα αποτελείται κυρίως από τους σκισμένους μανδύες της Γης και της Αφροδίτης, οι οποίοι θα σπειροειδοποιούνται προς το κατεστραμμένο αστέρι.

Αυτό δεν είναι απλώς μια φαντασία: οι αστρονόμοι βλέπουν αυτή την εικόνα στους φασματοσκοπικούς δείκτες αρκετών γειτονικών "μολυσμένων λευκών νάνων", όπου τα στοιχεία σχηματισμού πετρωμάτων - μαγνήσιο, σίδηρος, πυρίτιο, οξυγόνο - υπάρχουν στην ατμόσφαιρα του άστρου σε ποσότητες που αντιστοιχούν σε σύνθεση ορυκτών από την κατηγορία των πυριτικών, όπως η ολιβίνη. Αυτή είναι η τελευταία υπενθύμιση των πλανητών που μοιάζουν με τη Γη του παρελθόντος.

***

Οι πλανήτες που σχηματίζονται γύρω από αστέρια που είναι πολύ μεγαλύτερα από τον Ήλιο θα έχουν λιγότερο ενδιαφέρουσα μοίρα. Τα τεράστια αστέρια καίγονται σε θερμοκρασίες εκατοντάδων εκατομμυρίων βαθμών, καταναλώνοντας υδρογόνο, ήλιο, άνθρακα, άζωτο, οξυγόνο και πυρίτιο σε βίαιη σύντηξη. Τα προϊόντα αυτών των αντιδράσεων γίνονται όλο και πιο βαριά στοιχεία έως ότου το αστέρι φτάσει σε μια κρίσιμη κατάσταση και εκραγεί σαν σουπερνόβα, διασκορπίζοντας το εσωτερικό του γύρω από αρκετά έτη φωτός σε διάμετρο και ταυτόχρονα σχηματίζοντας σχεδόν όλα τα βαριά στοιχεία. Το ζήτημα του μέλλοντος του πλανητικού συστήματος, που θα μπορούσε να έχει σχηματιστεί γύρω του, μετατρέπεται σε ρητορικό.

Τώρα όλα τα βλέμματα είναι καρφωμένα στον Betelgeuse, ένα φωτεινό αστέρι που σχηματίζει τον αριστερό ώμο του αστερισμού του Ωρίωνα. Απέχει 600 έτη φωτός από τη Γη, που σημαίνει ότι δεν είναι πολύ μακριά, αλλά ευτυχώς δεν είναι μεταξύ των πιο κοντινών γειτόνων μας. Η μάζα του Betelgeuse είναι οκτώ φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου και σύμφωνα με τα εξελικτικά μοντέλα είναι περίπου 10 εκατομμυρίων ετών.

Μέσα σε λίγες εβδομάδες, η έκρηξη αυτού του άστρου θα είναι συγκρίσιμη σε φωτεινότητα με τη λάμψη της Σελήνης και στη συνέχεια θα αρχίσει να ξεθωριάζει. αν αυτό δεν σας έκανε εντύπωση, τότε έχετε κατά νου ότι από απόσταση 1 αστρονομικής μονάδας είναι σαν να βλέπετε μια βόμβα υδρογόνου να εκρήγνυται σε μια κοντινή αυλή. Κατά τη διάρκεια του γεωλογικού χρόνου, οι σουπερνόβα έχουν εκραγεί πολύ πιο κοντά στη Γη, ακτινοβολώντας τον πλανήτη μας και μερικές φορές οδηγούν σε μαζικές εξαφανίσεις σε αυτόν, αλλά κανένα από τα άστρα που βρίσκονται πιο κοντά μας δεν πρόκειται να εκραγεί τώρα.

Η «ζώνη χτυπήματος» για αυτόν τον τύπο σουπερνόβα είναι από 25 έως 50 έτη φωτός, επομένως ο Μπετελγκέζ δεν αποτελεί απειλή για εμάς.

Δεδομένου ότι είναι σχετικά κοντά και έχει τεράστιο μέγεθος, αυτό το αστέρι είναι το πρώτο που μπορέσαμε να δούμε λεπτομερώς μέσω ενός τηλεσκοπίου. Αν και η ποιότητα των εικόνων είναι κακή, δείχνουν ότι ο Betelgeuse είναι ένα παράξενα ακανόνιστο σφαιροειδές, που μοιάζει με ένα μερικώς ξεφουσκωμένο μπαλόνι, το οποίο κάνει μια περιστροφή στον άξονά του σε 30 χρόνια. Βλέπουμε ένα τεράστιο λοφίο ή παραμόρφωση από τους Pierre Kervella et al., «The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties from ALMA», Astronomy & Astrophysics 609 (2018), πιθανώς προκληθείσα από την παγκόσμια θερμική Φαίνεται ότι είναι πραγματικά έτοιμη να εκραγεί ανά πάσα στιγμή. Αλλά, στην πραγματικότητα, για να έχει ο καθένας μας την ευκαιρία να δει το φως αυτού του γεγονότος, ο Betelgeuse έπρεπε να πετάξει στα άκρα στις μέρες του Κέπλερ και του Σαίξπηρ.

Όταν ένα τεράστιο αστέρι εκρήγνυται, οι πόρτες της χημικής κουζίνας του φουσκώνουν από τους μεντεσέδες τους. Η στάχτη από μια θερμοπυρηνική εστία διασκορπίζεται προς όλες τις κατευθύνσεις, έτσι ώστε το ήλιο, ο άνθρακας, το άζωτο, το οξυγόνο, το πυρίτιο, το μαγνήσιο, ο σίδηρος, το νικέλιο και άλλα προϊόντα σύντηξης εξαπλώνονται με ταχύτητα εκατοντάδων χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο. Κατά τη διάρκεια της κίνησης, αυτοί οι ατομικοί πυρήνες, με μέγιστη μάζα 60 ατομικών μονάδων, βομβαρδίζονται μαζικά από ένα ρεύμα νετρονίων υψηλής ενέργειας (σωματίδια ίσα σε μάζα με τα πρωτόνια, αλλά χωρίς ηλεκτρικό φορτίο) που προέρχονται από τον αστρικό πυρήνα που καταρρέει.

Από καιρό σε καιρό, ένα νετρόνιο, που συγκρούεται με τον πυρήνα ενός ατόμου, προσκολλάται σε αυτό. ως αποτέλεσμα όλων αυτών, μια έκρηξη σουπερνόβα συνοδεύεται από την ταχεία σύνθεση πιο πολύπλοκων στοιχείων που θεωρούνται απαραίτητα για την ύπαρξη ζωής, καθώς και πολλών ραδιενεργών. Ορισμένα από αυτά τα ισότοπα έχουν χρόνο ημιζωής μόνο δευτερολέπτων, άλλα, όπως π.χ ⁶⁰Fe και ²⁶Al, διάσπαση σε περίπου ένα εκατομμύριο χρόνια που χρειάστηκε ο σχηματισμός του πρωτοπλανητικού νεφελώματος μας, και το τρίτο, ας πούμε ²³⁸U, υπάρχει πολύς δρόμος να διανύσουμε: παρέχουν γεωλογική θέρμανση για δισεκατομμύρια χρόνια. Το υπερκείμενο αντιστοιχεί στον συνολικό αριθμό πρωτονίων και νετρονίων στον πυρήνα - αυτό ονομάζεται ατομική μάζα.

Αυτό συμβαίνει όταν ο Betelgeuse εκρήγνυται. Σε ένα δευτερόλεπτο, ο πυρήνας του θα συρρικνωθεί στο μέγεθος ενός αστέρα νετρονίων - ένα αντικείμενο τόσο πυκνό που ένα κουταλάκι του γλυκού της ουσίας του ζυγίζει ένα δισεκατομμύριο τόνους - και πιθανώς θα γίνει μαύρη τρύπα. Την ίδια στιγμή, ο Betelgeuse θα εκραγεί περίπου στις 10⁵⁷ νετρίνα, τα οποία μεταφέρουν ενέργεια τόσο γρήγορα που το ωστικό κύμα θα διαλύσει το αστέρι.

Θα είναι σαν την έκρηξη μιας ατομικής βόμβας, αλλά τρισεκατομμύρια φορές ισχυρότερη.

Για τους παρατηρητές από τη Γη, ο Betelgeuse θα αυξηθεί σε φωτεινότητα για αρκετές ημέρες έως ότου το αστέρι πλημμυρίσει το μέρος του ουρανού του με φως. Τις επόμενες δύο εβδομάδες, θα εξασθενίσει και στη συνέχεια θα ερπυσθεί στο λαμπερό νεφέλωμα ενός νέφους αερίου, που ακτινοβολείται από ένα συμπαγές τέρας στο κέντρο του.

Οι σουπερνόβα είναι ωχροί σε σύγκριση με τις χιλιοστοιχειώδεις εκρήξεις, που συμβαίνουν όταν δύο αστέρια νετρονίων πέφτουν στην παγίδα της αμοιβαίας έλξης και έρχονται σε σπειροειδή σύγκρουση Ίσως χάρη στα kilonov εμφανίστηκαν βαρύτερα στοιχεία όπως ο χρυσός και το μολυβδαίνιο στο διάστημα. … Αυτά τα δύο σώματα είναι ήδη ασύλληπτα πυκνά - το καθένα έχει τη μάζα του Ήλιου, συσσωρευμένη στον όγκο ενός αστεροειδούς μήκους 10 χιλιομέτρων - έτσι η συγχώνευσή τους προκαλεί βαρυτικά κύματα, κυματισμούς στη δομή του χώρου και του χρόνου.

Τα μακροπρόθεσμα βαρυτικά κύματα καταγράφηκαν για πρώτη φορά το 2015 με ένα όργανο δισεκατομμυρίων δολαρίων που ονομάζεται LIGO. δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, «Laser-interferometric gravitational-wave observatory»). Αργότερα, το 2017, το βαρυτικό κύμα έφτασε με διαφορά 1,7 δευτερολέπτων με μια έκρηξη ακτινοβολίας γάμμα που καταγράφηκε από μια εντελώς διαφορετική συσκευή - όπως ένας κεραυνός και μια λάμψη αστραπής.

Είναι εκπληκτικό ότι τα βαρυτικά και ηλεκτρομαγνητικά κύματα (δηλαδή τα φωτόνια) έχουν ταξιδέψει στο χώρο και τον χρόνο για δισεκατομμύρια χρόνια και φαίνεται ότι είναι εντελώς ανεξάρτητα μεταξύ τους (η βαρύτητα και το φως είναι διαφορετικά πράγματα), αλλά παρόλα αυτά έφτασαν στο Ίδια στιγμή. Ίσως αυτό είναι ένα ασήμαντο ή προβλέψιμο φαινόμενο, αλλά για μένα προσωπικά, αυτός ο συγχρονισμός της βαρύτητας και του φωτός γέμισε την ενότητα του Σύμπαντος με βαθύ νόημα. Η έκρηξη ενός kilonova πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, πριν από ένα δισεκατομμύριο έτη φωτός, μοιάζει με έναν μακρινό ήχο ενός κουδουνιού, ο ήχος του οποίου σε κάνει να νιώθεις όπως ποτέ πριν μια σύνδεση με αυτούς που μπορεί να υπάρχουν κάπου στα βάθη του διαστήματος. Είναι σαν να κοιτάς το φεγγάρι, να σκέφτεσαι τους αγαπημένους σου και να θυμάσαι ότι το βλέπουν κι εκείνοι.

Αν θέλετε να μάθετε πώς δημιουργήθηκε το Σύμπαν, πού αλλού μπορεί να υπάρχει ζωή και γιατί οι πλανήτες είναι τόσο διαφορετικοί, αυτό το βιβλίο είναι σίγουρα για εσάς. Ο Eric Asfog μιλάει αναλυτικά για το παρελθόν και το μέλλον του ηλιακού συστήματος και του κόσμου γενικότερα.

Το Alpina Non-Fiction προσφέρει στους αναγνώστες του Lifehacker έκπτωση 15% στην έντυπη έκδοση του When the Earth Had Two Moons χρησιμοποιώντας τον κωδικό προσφοράς TWOMOONS.