Hvordan og når solsystemet vil dø

2024 Forfatter: Malcolm Clapton | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 04:07

Vi har fortsatt litt mer tid, ca 5-7 milliarder år.

Tidligere dreide to måner rundt jorden, som deretter smeltet sammen. Titan, satellitten til Saturn, er en ideell analog av planeten vår, den kan godt ha liv. Og asteroidene som er mellom Jupiter og Pluto, av en eller annen grunn, kalles "kentaurer". Du kan lære om disse og andre fakta om verdensrommet fra boken «Da jorden hadde to måner. Kannibalplaneter, isgiganter, gjørmekometer og andre lyskilder på nattehimmelen”, som nylig ble utgitt av forlaget“Alpina non-fiction”.

Skaperen av en fascinerende ekskursjon inn i solsystemets historie er Eric Asfog, amerikansk planetforsker og astronom. Forfatteren jobber ikke bare ved Laboratory for the Study of Planets and the Moon i Tucson, men deltar også aktivt i NASA-ekspedisjoner. For eksempel Galileo-oppdraget, som studerte Jupiter og dens måner. Lifehacker publiserer et utdrag fra det første kapittelet av forskerens arbeid.

Som en forbrenningsmotor som noen ganger blusser tilbake når kulden startet, opplevde den unge solen uregelmessige utbrudd av høy aktivitet de første millioner årene. Stjerner som går gjennom dette utviklingsstadiet kalles T Tauri-stjerner etter en godt studert aktiv stjerne i det tilsvarende stjernebildet. Etter å ha passert stadiet med fødselsveer, følger stjernene til slutt regelen om at de tyngste og lyseste av dem blir blå, enorme og veldig varme, mens de minste blir røde, kule og matte.

Hvis du plotter alle de kjente stjernene på en graf, med blå stjerner til venstre, røde stjerner til høyre, svake stjernene nederst og lyse øverst, vil de vanligvis stille opp langs en linje som går fra øverst til venstre hjørne til nedre høyre hjørne. Denne linjen kalles hovedsekvensen, og den gule solen er rett i midten av den. Hovedsekvensen har også mange unntak, så vel som avleggere, der unge stjerner som ennå ikke har utviklet seg til hovedsekvensen, og gamle stjerner som allerede har forlatt den, befinner seg.

Solen, en helt vanlig stjerne, sender ut varme og lys med nesten konstant intensitet i 4,5 milliarder år. Den er ikke så liten som røde dverger, som brenner ekstremt økonomisk. Men ikke så stor at den brenner opp om 10 millioner år, slik det skjer med blå kjemper som går til supernovaer.

Solen vår er en god stjerne, og vi har fortsatt nok drivstoff på tanken.

Lysstyrken øker gradvis, etter å ha økt med omtrent en fjerdedel siden starten, noe som har forskjøvet den litt langs hovedsekvensen, men du vil ikke presentere noen andre krav til den. Selvfølgelig, fra tid til annen møter vi koronale masseutkast, når solen spyr ut en magnetoelektrisk boble og bader planeten vår med strømmer av stråling. Ironisk nok er vårt kunstige nettverk i dag mest sårbart for effekten av en koronal masseutkast, fordi en elektromagnetisk puls knyttet til denne hendelsen kan forstyrre driften av store deler av strømnettet i en periode fra flere uker til to år. I 1859 forårsaket den største koronale utstøtingen i moderne historie gnister i telegrafkontorer og storslått nordlys. I 2013 estimerte London-forsikringsselskapet Lloyd's at skaden fra et slikt koronalutslipp i det moderne USA ville være fra 0,6 til 2,6 billioner dollar. … Men sammenlignet med det som skjer i andre planetsystemer, er denne aktiviteten helt ufarlig.

Men dette vil ikke alltid være tilfelle. Om omtrent 5-7 milliarder år vil «gudenes skumring» begynne for oss, den siste uroen, hvor planetene vil forlate banene sine. Etter å ha forlatt hovedsekvensen vil solen bli en rød gigant og om noen få millioner år vil den oppsluke Merkur, Venus og muligens Jorden. Da vil den trekke seg sammen og kaste halvparten av massen ut i verdensrommet. Astronomer fra nabostjerner vil på himmelen kunne observere et «nytt» ekspanderende skall av glitrende gass som vil forsvinne om noen tusen år.

Solen vil ikke lenger holde den ytre Oort-skyen, hvis kropper vil vandre gjennom det interstellare rommet som kosmiske spøkelser. Det som er igjen av stjernen vil trekke seg sammen til den blir en hvit dverg, en ekstremt tett kropp som skinner med hvitt lys fra gravitasjonsenergien – knapt levende, men lyssterk, på størrelse med jorden, men en milliard ganger tyngre. Vi tror at dette er skjebnen til vårt solsystem, delvis fordi solen er en vanlig stjerne, og vi ser mange eksempler på slike stjerner på ulike stadier av utviklingen, og delvis fordi vår teoretiske forståelse av slike prosesser har hoppet fremover og er i god overensstemmelse med resultatene av observasjoner.

Etter at utvidelsen av den røde giganten slutter og solen blir en hvit dverg, vil planeter, asteroider og andre rester av det indre solsystemet begynne å falle på den i en spiral - først på grunn av retardasjon i gassen, og deretter på grunn av virkning av tidevannskrefter - inntil de supertette restene vil ikke stjernene sprenge planetene i filler én etter én. Til slutt vil det være en skive av jordlignende materialer, hovedsakelig bestående av de avrevne mantlene til Jorden og Venus, som vil spiralere ned på den ødelagte stjernen.

Dette er ikke bare en fantasi: astronomer ser dette bildet i de spektroskopiske indikatorene til flere naboliggende "forurensede hvite dverger", der de steindannende elementene - magnesium, jern, silisium, oksygen - er tilstede i stjernens atmosfære i mengder som tilsvarer sammensetning av mineraler fra silikatklassen, som olivin. Dette er den siste påminnelsen om fortidens jordlignende planeter.

***

Planeter som dannes rundt stjerner som er mye større enn solen vil ha en mindre interessant skjebne. Massive stjerner brenner ved temperaturer på hundrevis av millioner grader, og forbruker hydrogen, helium, karbon, nitrogen, oksygen og silisium i voldsom fusjon. Produktene av disse reaksjonene blir stadig tungere grunnstoffer inntil stjernen når en kritisk tilstand og eksploderer som en supernova, sprer innsiden rundt flere lysår i diameter og danner samtidig nesten alle tunge grunnstoffer. Spørsmålet om fremtiden til planetsystemet, som kunne ha dannet seg rundt det, blir til et retorisk spørsmål.

Nå er alle øyne festet på Betelgeuse, en lysende stjerne som danner venstre skulder til stjernebildet Orion. Den er 600 lysår unna Jorden, noe som betyr at den ikke er for langt unna, men heldigvis ikke blant våre nærmeste naboer. Betelgeuses masse er åtte ganger Solens, og ifølge evolusjonære modeller er den omtrent 10 millioner år gammel.

I løpet av et par uker vil eksplosjonen av denne stjernen være sammenlignbar i lysstyrke med månens utstråling, og deretter vil den begynne å falme; Hvis dette ikke imponerte deg, så husk at fra en avstand på 1 astronomisk enhet er det som å se en hydrogenbombe eksplodere i en hage i nærheten. I løpet av geologisk tid har supernovaer eksplodert mye nærmere jorden, bestrålet planeten vår og noen ganger ført til masseutryddelser på den, men ingen av stjernene nærmest oss kommer til å eksplodere nå.

«Treffsonen» for denne typen supernova er fra 25 til 50 lysår, så Betelgeuse utgjør ingen trussel for oss.

Siden den er relativt nær og har en gigantisk størrelse, er denne stjernen den første vi kunne se i detalj gjennom et teleskop. Selv om kvaliteten på bildene er dårlig, viser de at Betelgeuse er en merkelig uregelmessig sfæroid, som ligner en delvis tømt ballong, som gjør én omdreining på sin akse på 30 år. Vi ser en enorm plum eller deformasjon av Pierre Kervella et al., "The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties from ALMA," Astronomy & Astrophysics 609 (2018), muligens forårsaket av global termisk ubalanse. Det ser ut til at hun virkelig er klar til å eksplodere når som helst. Men i sannhet, for at noen av oss skulle ha en sjanse til å se lyset av denne hendelsen, måtte Betelgeuse fly i filler i Keplers og Shakespeares dager.

Når en massiv stjerne eksploderer, blir dørene til det kjemiske kjøkkenet blåst av hengslene. Aske fra en termonukleær ildsted spres i alle retninger, slik at helium, karbon, nitrogen, oksygen, silisium, magnesium, jern, nikkel og andre fusjonsprodukter sprer seg med en hastighet på hundrevis av kilometer i sekundet. I løpet av bevegelsen blir disse atomkjernene, som når en maksimal masse på 60 atomenheter, massivt bombardert av en strøm av høyenerginøytroner (partikler lik protoner i masse, men uten elektrisk ladning) som kommer fra den kollapsende stjernekjernen.

Fra tid til annen fester et nøytron, som kolliderer med kjernen til et atom, seg til det; som et resultat av alt dette, er en supernovaeksplosjon ledsaget av rask syntese av mer komplekse elementer som anses som nødvendige for eksistensen av liv, så vel som mange radioaktive. Noen av disse isotopene har en halveringstid på kun sekunder, andre, som f.eks ⁶⁰Fe og ²⁶Al, forfall i omtrent de millioner årene som det tok dannelsen av vår protoplanetære tåke, og den tredje, si ²³⁸U, det er en lang vei å gå: de gir geologisk oppvarming i milliarder av år. Overskriften tilsvarer det totale antallet protoner og nøytroner i kjernen - dette kalles atommasse.

Dette er hva som skjer når Betelgeuse eksploderer. På et sekund vil kjernen krympe til størrelsen av en nøytronstjerne – et objekt så tett at en teskje av stoffet veier en milliard tonn – og muligens bli et svart hull. I samme øyeblikk vil Betelgeuse bryte ut rundt 10⁵⁷ nøytrinoer, som frakter bort energi så raskt at sjokkbølgen vil rive stjernen fra hverandre.

Det vil være som eksplosjonen av en atombombe, men billioner av ganger sterkere.

For observatører fra jorden vil Betelgeuse øke i lysstyrke over flere dager til stjernen oversvømmer sin del av himmelen med lys. I løpet av de neste par ukene vil den blekne, og deretter krype inn i den glødende tåken til en gassky, bestrålt av et kompakt monster i midten.

Supernovaer blekner sammenlignet med kilonøse eksplosjoner, som oppstår når to nøytronstjerner faller i fellen av gjensidig tiltrekning og spiraler inn i en kollisjon. Kanskje det er takket være kilonovene at tyngre grunnstoffer som gull og molybden dukket opp i verdensrommet. … Disse to kroppene er allerede ufattelig tette - hver har massen til solen, pakket inn i volumet til en 10 kilometer lang asteroide - så sammenslåingen deres forårsaker gravitasjonsbølger, krusninger i strukturen til rom og tid.

Langt forutsagte gravitasjonsbølger ble først registrert i 2015 med et milliard-dollar instrument kalt LIGO Den første gravitasjonsbølgen ble registrert av Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) i september 2015. sammenslåingen av to sorte hull i en avstand på 1,3 milliarder lysår fra jorden. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, "Laser-interferometric gravitational-wave observatory"). Senere, i 2017, kom gravitasjonsbølgen med en forskjell på 1,7 sekunder med et utbrudd av gammastråling registrert av en helt annen enhet – som et torden og et lyn.

Det er utrolig at gravitasjons- og elektromagnetiske bølger (det vil si fotoner) har reist gjennom rom og tid i milliarder av år, og det ser ut til at de er helt uavhengige av hverandre (tyngdekraft og lys er forskjellige ting), men likevel kommet frem til samme tid. Kanskje er dette et trivielt eller forutsigbart fenomen, men for meg personlig fylte denne synkroniteten av tyngdekraft og lys universets enhet med dyp mening. Eksplosjonen av en kilonova for milliarder år siden, for en milliard lysår siden, virker som en fjern lyd av en klokke, hvis lyd får deg til å føle deg som aldri før en forbindelse med de som kan eksistere et sted i verdensdypet. Det er som å se på månen, tenke på dine kjære og huske at de også ser den.

Hvis du vil vite hvordan universet oppsto, hvor ellers liv kan eksistere og hvorfor planeter er så forskjellige, er denne boken definitivt for deg. Eric Asfog snakker i detalj om fortiden og fremtiden til solsystemet og kosmos generelt.

Alpina Non-Fiction gir Lifehacker-lesere 15 % rabatt på papirversjonen av When the Earth Had Two Moons ved å bruke TWOMOONS-kampanjekoden.