Как закончится жизнь Солнца
Орбитальная обсерватория “Хаббл” получила фотографии планетарной туманности Mz 2 в южном созвездии Наугольника, которая в недавнем прошлом была солнцеподобной звездой, исчерпавшей запасы водородного горючего и постепенно превращающейся в белого карлика.собственных источников энергии.
Белые карлики возникают на конечной стадии эволюции звезд с массой не больше 1,4 массы Солнца, в конечном счете в белого карлика превратится и наше светило. Это превращение происходит не сразу — когда такие звезды почти исчерпывают свои запасы водорода, они сначала превращаются в красных гигантов в результате сжатия их ядра и “распухания” их остальной части.
Со временем, когда запасы гелия в ядре выгорают, умирающее светило постепенно сбрасывает с себя внешние оболочки, которые образуют так называемые планетарные туманности – светящиеся облака из ионизированного газа и пыли, подсвечиваемые ультрафиолетовым излучением белого карлика, расположенного в центре таких объектов.
Одна из таких туманностей, объект Menzel 2 (Mz 2), обладает необычной формой благодаря тому, что в ее центре находится не одна, а две звезды – белый карлик и его пока нормальный спутник.
Ученые узнали об этом совсем недавно – сама туманность была открыта почти век назад, в 1922 году, а двойная природа ее звезды была раскрыта лишь в 1999 году благодаря “Хабблу” и другим телескопам нового поколения.
В таком красивом виде Menzel 2, как и Солнце через 5-6 миллиардов лет, пробудут относительно недолго – около 10 тысяч лет. За это время газ, сброшенный из внешних оболочек светила, постепенно рассеется и даст начало новым светилам и планетам, возникающим в “звездных яслях” из газа и пыли.
Источник
Эволюция Солнца
Наше Солнце – типичный пример звезды, эволюционировавшей из звездной туманности 4,6 миллиарда лет назад. Но как выглядит рождение и развитие Солнца? Давайте внимательно изучим этапы солнечной эволюции.
Рождение и эволюция Солнца
Солнце и все ближайшие планеты начали свое существование в гигантском облаке молекулярного газа и пыли. Примерно 4,6 миллиарда лет назад это облако под воздействием внешних сил (гравитационного поля ближайших звезд или выброса энергии сверхновой) начало сжиматься. Во время сжатия внутренние силы газа и взаимодействие частиц пыли сформировали участки пространства с большей плотностью материи. Эти скопления позже дадут начало жизни бесчисленного количества звездных систем, в том числе и нашей.
В процессе сжатия скоплений из-за сил взаимодействия частиц наша будущая звезда начала вращаться. Центробежная сила создала большой шар материи в центре и плоский диск из пыли и газа ближе к краю новосозданной системы. Из центрального шара позже образуется Солнце, а из диска – планеты и астероиды. В течение первых ста тысяч лет после сжатия газового облака Солнце было коллапсирующей протозвездой. Это продолжалось пока температура и давление звезды не привели к воспламенению ее центральной части – ядра. С этого момента наша звезда превратилась в светило типа Т Тельца – очень активную звезду с сильным солнечным ветром. Со временем Солнце постепенно стабилизировалось и обрело свою теперешнюю форму. Так началась жизнь нашей ближайшей звезды, но это лишь первый этап эволюции Солнца.
Основной этап эволюции Солнца
Солнце в собственном развитии находится на основном этапе жизни, как и большинство звезд во Вселенной. В ее ядре ежесекундно 600 миллионов тонн водорода превращается в гелий и производится 4*1027 Ватт энергии. Этот процесс в ядре Солнца начался 4,6 миллиарда лет назад и не менялся с тех пор. Но запас гидрогена в звезде не безграничен: горючего светилу хватит еще на 7 миллиардов лет жизни.
Чем больше в звезде накапливается гелия, тем больше сгорает водорода. Следствием этого является больший выход энергии и увеличение яркости свечения. Вы едва ли заметите эти изменения в краткосрочной перспективе, но за последующий миллиард лет Солнце станет ярче на 10%. А это уже не обещает ничего хорошего Земле и другим планетам нашей системы.
Увеличение выхода энергии ядерного синтеза внутри Солнца за миллиард лет приведет к сильному парниковому эффекту на Земле, подобному тому, что происходит сейчас на Венере. Со временем влага, содержащаяся в атмосфере планеты, выветрится усиленным солнечным излучением.
Через 3,5 миллиарда лет Солнце будет ярче уже на 40%, чем сейчас. Температура на поверхности Земли увеличится настолько, что существование на ней жидкой воды станет невозможным. Океаны выкипят, и пар не задержится в атмосфере. Ледники растают, а снег останется лишь мифом давно забытых времен. Все условия для жизни на планете будут уничтожены безжалостным солнечным излучением. Наша голубая планета окончательно превратится в раскаленную высушенную Венеру.
Смерть звезды
Туманность Эскимос как наглядная картинка вероятной смерти нашего Солнца
Ничто не вечно. Это правило справедливо для всего: для нас, для нашего дома – Земли и для Солнца. Хоть конец Солнечной системы и не произойдет завтра и не выпадет на век кого-либо из живущих сегодня, когда-нибудь в далеком будущем звезда израсходует все топливо и отправится в последний путь, к забвению. Как же закончится развитие Солнца?
Примерно через 6 миллиардов лет Солнце израсходует все запасы водорода в ядре. После этого инертный гелий, накопившейся в ядре звезды, станет нестабильным и начнет коллапсировать под собственным весом. Вследствие этого ядро начнет нагреваться и уплотняться. Солнце начнет увеличивать свои размеры, пока не перейдет в стадию красного гиганта. Растущая звезда поглотит Меркурий, Венеру и, наверное, даже Землю. Но даже в случае, если наша планета уцелеет, жар от раскаленной звезды нагреет ее поверхность и превратит в настоящий ад для любой известной органической жизни.
Когда Солнце окончательно сгорит?
Последовательность ядерного синтеза внутри звезд
Смерть любой звезды, находящейся в стадии красного гиганта, не за горами. У Солнца будет еще достаточно температуры и давления, чтобы начать следующий этап ядерного синтеза: из гелия, который в этот раз будет топливом, синтезируется углерод. Этот этап займет около ста миллионов лет – до того момента, когда выгорит весь гелий. В конце оболочка станет нестабильной, и звезда начнет усиленно пульсировать. За весьма короткий промежуток времени эти пульсации выбросят в открытый космос большую часть атмосферы Солнца.
Когда от атмосферы недавнего гиганта ничего не останется, вместо большой и яркой звезды в пространстве повиснет белый карлик – небольшое, размером с Землю, светило из чистого карбона, по массе равное звезде. Алмаз размером с нашу планету будет еще долго светиться тепловым излучением, но этого недостаточно для ядерного синтеза. Со временем он остынет до температуры окружающей среды – пары градусов выше абсолютного нуля.
Так закончится жизнь нашего Солнца – одиноким алмазным постаментом.
Взорвется ли Солнце?
Крабовидная туманность — яркий пример остатка сверхновой
Нет ни одного реалистичного сценария, по которому Солнце бы взорвалось. Хоть нам она и кажется огромной, наша звезда невелика относительно невообразимо больших звезд, которыми полна Вселенная. Даже когда Солнце сжигает весь гидроген, она сначала растет, а потом уменьшается до размера небольшой планеты, медленно остывая триллионы лет.
Для того чтобы звезда взорвалась, ее масса должна значительно превышать массу Солнца. Если бы наша звезда была бы в десяток раз больше, тогда можно было бы говорить о взрыве. Сверхмассивные звезды после расходования водорода и гелия продолжают синтез более тяжелых элементов – вплоть до железа, синтез которого не сопровождается выделением энергии. Тогда внутреннее давление звезды, удерживавшее ее от воздействия гравитационных сил, исчезает, и звезда взрывается, выбрасывая в космос огромное количество энергии.
После взрыва от таких звезд остаются нейтронные звезды, которые быстро вращаются вокруг своей оси, или даже черные дыры.
Помните, масса Солнца слишком мала, чтобы когда-либо взорваться. И этого не произойдет, так что переживать не стоит.
Источник
Солнце: когда и как умрет наша звезда?
Солнце, без которого жизнь никогда не была бы возможна на Земле, не вечно. Вот как должен выглядеть конец нашей звезды, возраст которой сегодня составляет 4,6 миллиарда лет.
Для звезд продолжительность жизни определяется их массой. Чем больше она массивна, тем больше жизнь коротка и состоит из нескольких миллионов лет, чтобы наконец закончиться неистовым пламенем космического фейерверка, сверхновой.
Для нашего Солнца все будет иначе. Наша звезда представляет собой желтый карлик, общая продолжительность жизни которого по массе (в 330 000 раз больше массы Земли) составляет около 10 миллиардов лет. Хорошая новость для жизни на Земле: сейчас ей всего 4,6 миллиарда лет, поэтому она должна еще светить пять миллиардов лет, по оценкам астрономов.
Тем не менее по-прежнему необходимо будет думать о перемещении, потому что Земля станет непригодной для жизни менее чем через миллиард лет (несмотря на текущее глобальное потепление). Почему? Потому что светимость Солнца будет продолжать расти примерно на 10% каждые миллиард лет. Таким образом, наша нежно-голубая постепенно превратится в печь, подобно, возможно, тому аду, который сейчас царит на нашей соседке Венере.
Следовательно, обитаемая зона в нашей Солнечной системе сместится. Также можно представить, что Homo sapiens мигрирует на Марс, который станет более мягким. Но если бы это случилось, это не продлилось бы долго. Поэтому, возможно, нам придется отправиться на другие звезды, если человеческий род тогда сможет это позволить.
Что будет, когда Солнце умрет?
Со временем запасы водорода, накопленные Солнцем при рождении, иссякнут. Обладая относительно небольшой массой, звезда на протяжении миллиардов лет поддерживала баланс между гравитацией и излучением (в результате синтеза водорода). Но наступит «день», когда топливо закончится.
Тогда в сердце звезды будет править гелиевое ядро (созданное путем слияния водорода), которое рухнет на себя. Температура, которая увеличивается при сжатии, высвобождает энергию, которая отталкивает внешние слои Солнца. Всего за пять миллионов лет звезда значительно вырастет и превратится в то, что астрофизики называют красным гигантом. Красный, потому что температура его поверхности упадет (до 3000 К).
Согласно исследованию, опубликованному в 2008 году, ее радиус переместится с примерно 700.000 километров сегодня до более 170 миллионов километров! Другими словами, Меркурий, Венера, а также Земля будут перенесены внутрь, наконец, они будут уничтожены (если орбита нашей планеты не будет отодвинута назад, это будет зависеть от массы, потерянной красным гигантом). При сжатии ядро гелия нагревается и успевает достичь температуры 100 миллионов градусов. В этих условиях гелий может начать ковать углерод. Это известно как «гелиевая вспышка». Но это не продлится долго. И дальше он не пойдет, потому что оставшейся массы Солнца не хватит, чтобы достичь 600 миллионов градусов в центре — температуры, необходимой для воспламенения углеродного ядра. Вокруг нее в течение нескольких тысяч лет будут гореть водород и гелий, в результате чего наша звезда отслаивается и еще больше расширяется ее внешняя оболочка.
В конце концов, потому что не будет излучения, уравновешивающего его, возобладает гравитация. Остальная часть ядра нашей звезды сжимается и становится белым карликом, телом размером с Землю, чрезвычайно плотным и горячим (около 30 000 °C). В то же время внешние слои, которые находятся слишком далеко, будут растворяться в космосе. Около 10 000 лет оболочка будет сиять изнутри, светясь в свете еще теплого центрального очага. В результате получится планетарная туманность. Станет ли она видимой из других планетарных систем, подобных тем, которые мы можем видеть через наши телескопы? Среди наиболее известных — Туманность Кольцо, в созвездии Лиры и Туманность Гантель в созвездии Лисички.
Смогут ли наши потомки в изгнании наблюдать за остальным Солнцем, вокруг которого процветала жизнь? Исследование, опубликованное в мае 2018 года, показало с помощью моделей звездной эволюции, что это будет возможно. Из-за своей массы Солнце было бы на пределе светимости. Таким образом, планетарная туманность будет видимой, но очень слабой.
Что дальше? Это действительно будет конец? Нет. Огненному сердцу понадобятся миллиарды лет, чтобы остыть и стать черным карликом. Тем временем, у Солнца впереди еще много прекрасных дней.
Источник
Во что превратится Солнце через миллиарды лет?
Солнце – это то, что сопровождает нашу жизнь на Земле уже несколько миллиардов лет. Нам кажется, что оно было, есть и будет всегда. Действительно, по земным меркам миллиарды лет выглядят примерно как вечность. Но по космическим масштабам это не столь большой срок, и Солнце, как и любая звезда, рано или поздно умрет. Как это произойдет, что останется от светила и во что оно превратится?
В настоящее время эволюция звезд изучена достаточно хорошо. Своему рождению любая звезда обязана водороду, который содержится в межзвездных облаках, которые могут достигать огромных размеров – в десятки и даже сотни световых лет при массе, превышающей солнечную в сотни тысяч раз. Если в каком-то участке облака плотность водорода чуть возросла (например, из-за того, что не так далеко взорвалась сверхновая), то облако может начать сжиматься под действием гравитационных сил этого участка – процесс запущен!
Таким образом, главным фактором появления будущей звезды является гравитационная неустойчивость молекулярного облака.
Межзвездные газ и пыль, вращаясь, начинают стягиваться в центр этого плотного образования, и образуют так называемый аккреционный диск, внутренние слои которого с течением времени падают на зарождающуюся звезду. Весь этот процесс сопровождается сильным нагревом вещества и увеличением давления. Процесс становится равновесным в тот момент, когда высокая температура газа создает достаточное давление, чтобы противостоять дальнейшему гравитационному коллапсу.
Так образуется протозвезда, и так когда-то начало образовываться Солнце. Когда же внутри протозвезды благодаря всё повышающейся температуре запускаются термоядерные реакции, которые становятся единственным источником энергии, то она превращается в звезду (кстати, в Солнце ежесекундно сгорает около 4 миллионов тонн вещества). А остатки вещества, которым повезло быть не поглощенными звездой, превращаются в планеты и астероиды – для превращения в звезду им не хватило массы.
Это очень упрощенное объяснение, в котором не берется в расчет множество нюансов. Но в целом этот процесс идет именно так. И 90% своей жизни звезда пребывает в этом состоянии, сжигая водород и синтезируя гелий.
К концу жизни у звезды количество водорода остается небольшое, а гелия в ядре – много. И сценарий дальнейшего умирания звезды сильно зависит от того, какую массу она имеет. Наше Солнце постепенно становится всё горячее. Через миллиард лет оно будет горячее на 11%, чем сегодня – и уже это повлечет возможную гибель всего живого на планете из-за активного испарения воды и глобального парникового эффекта.
Через 3,5 миллиарда лет Солнце станет горячее на 40%. Воды на нашей планете уже не останется, жизнь станет невозможна в любом ее проявлении. Внешняя оболочка Солнца начнет активно расти. Через 6,5 миллиардов лет водород в ядре окончательно закончится и гореть будут только остатки водорода в оболочке Солнца. Давление в ядре станет меньше, и оно под действием гравитации начнет сжиматься, оболочка же, наоборот, будет неуклонно расти из-за горения водорода в ней.
Через 8 миллиардов лет Солнце, расширяясь, начнет активно превращаться в красного гиганта, внешняя граница которого достигнет орбиты Земли. Но в сверхновую Солнце не превратится из-за не столь большой массы. Еще через пару миллиардов лет внешняя оболочка нашей звезды будет сорвана и превращена в планетарную туманность – облако ионизированного газа вокруг оставшегося от Солнца ядра, ставшего белым карликом.
Этот белый карлик будет иметь высокую температуру и плотность при размерах, сравнимых с Землей. И на протяжении десятков миллиардов лет он будет постепенно остывать, пока не превратится в абсолютно холодное и безжизненное тело – черный карлик. И это всё, что останется от Солнца, подарившего некогда жизнь нашей планете.
Источник