Kako i kada će Sunčev sustav umrijeti

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 03:58

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

Prije su se oko Zemlje okretala dva mjeseca, koja su se potom spojila. Titan, satelit Saturna, idealan je analog našeg planeta, 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. Planeti ljudožderi, ledeni divovi, blatni kometi i druga svjetla noćnog neba”, koju je nedavno objavila izdavačka kuća “Alpina non-fiction”.

Tvorac fascinantnog izleta u povijest Sunčevog sustava je Eric Asfog, američki planetarni znanstvenik i astronom. Autor ne samo da radi u Laboratoriju za proučavanje planeta i Mjeseca u Tucsonu, već i aktivno sudjeluje u NASA-inim ekspedicijama. Na primjer, misija Galileo, koja je proučavala Jupiter i njegove mjesece. Lifehacker objavljuje izvadak iz prvog poglavlja znanstvenikova rada.

Poput motora s unutarnjim izgaranjem koji se ponekad upali kada se hladnoća pokrenula, mlado je Sunce doživjelo nepravilne navale visoke aktivnosti prvih nekoliko milijuna godina. Zvijezde koje prolaze kroz ovu razvojnu fazu nazivaju se zvijezdama T Bika prema dobro proučenoj aktivnoj zvijezdi u odgovarajućem zviježđu. Nakon što su prošle fazu porođajnih muka, zvijezde se na kraju povinuju pravilu da najteže i najsjajnije od njih postaju 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 s desne strane, prigušenim na dnu i svijetlim na vrhu, one će se općenito poredati duž linije koja ide od gornjeg lijevog vrha kuta do donjeg desnog kuta. Ova linija se zove glavni niz, a žuto Sunce je točno u njegovoj sredini. Također, glavna sekvenca ima mnogo iznimaka, kao i ogranaka, gdje borave mlade zvijezde koje se još nisu razvile do glavne sekvence i stare zvijezde koje su je već napustile.

Sunce, sasvim obična zvijezda, emitira svoju toplinu i svjetlost s gotovo konstantnim intenzitetom tijekom 4,5 milijardi godina. Nije tako malen kao crveni patuljci, koji gore izuzetno ekonomično. Ali ne tako velik da bi izgorio za 10 milijuna godina, kao što se događa s plavim divovima koji postaju supernove.

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

Njegov sjaj se postupno povećava, porastao je za otprilike četvrtinu od svog nastanka, što ga je malo pomaknulo duž glavnog niza, ali nećete mu iznositi nikakve druge tvrdnje. Naravno, s vremena na vrijeme susrećemo se s izbacivanjem koronalne mase, kada Sunce izbaci magnetoelektrični mjehur i okupa naš planet strujama zračenja. Ironično, danas je naša umjetna mreža najosjetljivija na učinak izbacivanja koronalne mase, jer elektromagnetski impuls povezan s ovim događajem može poremetiti rad velikih dijelova električne mreže u razdoblju od nekoliko tjedana do dvije godine. Godine 1859. najveće koronalno izbacivanje u modernoj povijesti izazvalo je iskre u telegrafskim uredima i veličanstvenu auroru borealis. Godine 2013. londonsko osiguravajuće društvo Lloyd's procijenilo je da bi šteta od takve koronalne emisije u modernim Sjedinjenim Državama iznosila od 0,6 do 2,6 bilijuna dolara. … Ali u usporedbi s onim što se događa u drugim planetarnim sustavima, ova aktivnost je potpuno bezopasna.

Ali to neće uvijek biti tako. Za otprilike 5-7 milijardi godina za nas će početi „sumrak bogova“, posljednja previranja, tijekom kojih će planeti napustiti svoje orbite. Nakon što napusti glavni slijed, Sunce će postati crveni div i za nekoliko milijuna godina progutat će Merkur, Veneru, a možda i Zemlju. Tada će se skupiti, bacajući polovicu svoje mase u svemir. Astronomi sa susjednih zvijezda moći će na svom nebu promatrati "novu", ekspandirajuću školjku pjenušavog plina koja će nestati za nekoliko tisuća godina.

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

Nakon što ekspanzija crvenog diva završi i Sunce postane bijeli patuljak, planeti, asteroidi i drugi ostaci unutarnjeg Sunčevog sustava počet će na njega spiralno padati – prvo zbog usporavanja plina, a zatim zbog djelovanje plimnih sila – sve dok supergusti ostatci ne ostanu zvijezde neće raznijeti planete u komadiće jedan po jedan. Na kraju će postojati disk od materijala nalik zemlji, koji se uglavnom sastoji od otkinutih plašta 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 tvore stijene - magnezij, željezo, silicij, kisik - 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.

***

Planeti koji se formiraju oko zvijezda koje su mnogo veće od Sunca imat će manje zanimljivu sudbinu. Masivne zvijezde gore na temperaturama od stotina milijuna stupnjeva, trošeći vodik, helij, ugljik, dušik, kisik i silicij u nasilnoj fuziji. Produkti tih reakcija postaju sve teži elementi sve dok zvijezda ne dosegne kritično stanje i eksplodira poput supernove, raspršujući svoju unutrašnjost oko nekoliko svjetlosnih godina u promjeru i istovremeno stvarajući gotovo sve teške elemente. Pitanje budućnosti planetarnog sustava, koji se oko njega mogao formirati, pretvara se u retoričko.

Sada su sve oči uprte u Betelgeuse, sjajnu zvijezdu koja tvori lijevo rame zviježđa Orion. Udaljena je 600 svjetlosnih godina od Zemlje, što znači da nije predaleko, ali, na sreću, nije među našim najbližim susjedima. Betelgeuseova masa je osam puta veća od Sunčeve, a prema evolucijskim modelima stara je oko 10 milijuna godina.

U roku od nekoliko tjedana, eksplozija ove zvijezde bit će usporediva po sjaju sa sjajem Mjeseca, a zatim će početi blijedjeti; ako vas ovo nije dojmilo, onda imajte na umu da je s udaljenosti od 1 astronomske jedinice to kao da gledate kako hidrogenska bomba eksplodira u obližnjem dvorištu. Tijekom geološkog vremena, supernove su eksplodirale mnogo bliže Zemlji, zračeći naš planet i ponekad dovodeći do masovnog izumiranja na njemu, ali nijedna od nama najbližih zvijezda sada neće eksplodirati.

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

Budući da je relativno blizu i ima divovsku veličinu, ova zvijezda je prva koju smo mogli detaljno vidjeti kroz teleskop. Iako je kvaliteta slika loša, one pokazuju da je Betelgeuse čudno nepravilan sferoid, nalik na djelomično ispuhani balon, koji napravi jedan okret oko svoje osi u 30 godina. Vidimo golemu perjanicu ili deformaciju Pierrea Kervelle i sur., “The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties from ALMA”, Astronomy & Astrophysics 609 (2018), vjerojatno uzrokovanu globalnom toplinskom neravnotežom. Čini se da je stvarno spremna eksplodirati svakog trenutka. Ali, istina, da bi itko od nas imao priliku ugledati svjetlo ovog događaja, Betelgeuse je morala odletjeti u komadiće u danima Keplera i Shakespearea.

Kada masivna zvijezda eksplodira, vrata njene kemijske kuhinje bivaju otpuhana sa šarki. Pepeo iz termonuklearnog ognjišta raspršuje se u svim smjerovima, tako da se helij, ugljik, dušik, kisik, silicij, magnezij, željezo, nikal i drugi produkti fuzije šire brzinom od stotina kilometara u sekundi. Tijekom kretanja, ove atomske jezgre, koje dostižu maksimalnu masu od 60 atomskih jedinica, masovno su bombardirane strujom visokoenergetskih neutrona (čestice jednake po masi protonima, ali bez električnog naboja) koji izviru iz zvjezdane jezgre koja se urušava..

S vremena na vrijeme, neutron, sudarajući se s jezgrom atoma, veže se za nju; kao rezultat svega toga, eksploziju supernove prati brza sinteza složenijih elemenata koji se smatraju potrebnima za postojanje života, kao i mnogih radioaktivnih. Neki od ovih izotopa imaju poluživot od samo nekoliko sekundi, drugi, kao npr ⁶⁰Fe i ²⁶Al, raspadanje u otprilike milijun godina koliko je trebalo formiranje naše protoplanetarne maglice, a treća, npr. ²³⁸U, dug je put do toga: oni osiguravaju geološko zagrijavanje milijardama godina. Superscript odgovara ukupnom broju protona i neutrona u jezgri - to se zove atomska masa.

To se događa kada Betelgeuse eksplodira. U sekundi će se njegova jezgra smanjiti na veličinu neutronske zvijezde – objekta toliko gustog da žličica njegove tvari teži milijardu tona – i vjerojatno će postati crna rupa. U istom trenutku, Betelgeuse će eruptirati oko 10⁵⁷ neutrina, koji odnose energiju tako brzo da će udarni val rastrgati zvijezdu.

Bit će to poput eksplozije atomske bombe, ali trilijune puta jače.

Za promatrače sa Zemlje, Betelgeuse će povećati sjaj tijekom nekoliko dana sve dok zvijezda ne preplavi svoj dio neba svjetlošću. Tijekom sljedećih nekoliko tjedana će izblijedjeti, a zatim se uvući u blistavu maglicu oblaka plina, ozračenog kompaktnim čudovištem u njegovom središtu.

Supernove blijede u usporedbi s kilonskim eksplozijama, koje nastaju kada dvije neutronske zvijezde upadnu u zamku međusobnog privlačenja i spiralno se sudare. Možda su se upravo zahvaljujući kilonovima u svemiru pojavili teži elementi poput zlata i molibdena. … Ova dva tijela već su nepojmljivo gusta – svako ima masu Sunca, upakiranu u volumen asteroida od 10 kilometara – pa njihovo spajanje uzrokuje gravitacijske valove, mreškanje u strukturi prostora i vremena.

Dugo predviđeni gravitacijski valovi prvi put su zabilježeni 2015. instrumentom vrijednim od milijardu dolara pod nazivom LIGO Prvi gravitacijski val snimio je Laser Interferometer Gravitation-Wave Observatory (LIGO) u rujnu 2015. spajanje dviju crnih rupa na udaljenosti od 1,3 milijardi svjetlosnih godina od Zemlje. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, "Laser-interferometric gravitational-wave observatory"). Kasnije, 2017. godine, gravitacijski val je stigao s razlikom od 1,7 sekundi s naletom gama zračenja snimljenog potpuno drugačijim uređajem – poput udara groma i bljeska munje.

Nevjerojatno je da gravitacijski i elektromagnetski valovi (odnosno fotoni) putuju kroz prostor i vrijeme milijardama godina, i čini se da su potpuno neovisni jedan o drugom (gravitacija i svjetlost su različite stvari), ali su ipak stigli do isto vrijeme. Možda je ovo trivijalan ili predvidljiv fenomen, ali za mene osobno, ovaj sinkronicitet gravitacije i svjetlosti ispunio je jedinstvo Svemira dubokim značenjem. Eksplozija kilonove prije milijardu godina, prije milijardu svjetlosnih godina, doima se kao daleki zvuk zvona, od čijeg se zvuka osjećate kao nikad prije povezanosti s onima koji možda postoje negdje u dubinama svemira. To je kao da gledate u mjesec, mislite na svoje voljene i prisjećate se da ga i oni vide.

Ako želite znati kako je nastao svemir, gdje još može postojati život i zašto su planeti toliko različiti, ova je knjiga definitivno za vas. Eric Asfog detaljno govori o prošlosti i budućnosti Sunčevog sustava i kozmosa općenito.

Alpina Non-Fiction čitateljima Lifehackera daje 15% popusta na papirnatu verziju knjige Kad je Zemlja imala dva mjeseca koristeći promotivni kod TWOMOONS.