Когда и как погаснет Солнце
Жизнь на нашей планете была бы невозможна, если бы не жёлтый шар, который восходит на востоке каждое утро. Звезда по имени Солнце – жёлтый карлик, благодаря теплу и свету которого мы существуем. Под жёлтыми карликами принято понимать небольшие звёзды, не такие горячие, как голубые. Примерная температура светил колеблется от пяти до шести тысяч кельвинов. В среднем их размер варьируется: они могут составлять как четыре пятых нашего Солнца, так и на пятую часть превышать его габариты.
В Солнечной системе звезда только одна (собственно, отсюда и название), но в системах других планет их часто бывает две, а иногда и больше. Считается, что в группах им сосуществовать комфортнее. Жёлтых карликов во Вселенной несчётное множество. И Солнце не является среди них чем-то необычным, оно не обладает совершенно никакими отличительными характеристиками и из других систем, должно быть, выглядит так же, как для нас другие звёзды. Тем не менее, для землян Солнце всегда будет являться особенным.
Если принять на веру Теорию Большого Взрыва, согласно которой вся Вселенная образовалась примерно четырнадцать миллиардов лет назад, то можно посчитать, что наша звезда находится «в самом расцвете сил». По примерным подсчётам, Солнцу сейчас около пяти миллиардов лет. Значит, оно появилось позже, чем первые звёзды, на девять миллиардов лет.
За счёт чего мы существуем? За счёт постоянной активности на Солнце, благодаря которой на звезде неустанно протекают термоядерные реакции. В процессе превращения водорода в гелий высвобождается огромное количество энергии, за счёт которой солнце светит и греет. Правда, чтобы солнечная энергия была полезна, нужно находиться на расстоянии 150 миллионов километров от Солнца. Более близкие расстояния (например, как между Венерой и светилом или между ним и Меркурием) губительны.
Сам огненный шар достигает в диаметре 1,4 миллиона километров. Для нас эта цифра кажется фантастической, но всё относительно. В масштабах целой Вселенной, где полно газовых гигантов, такой показатель достаточно посредственен. Весит Солнце в триста тридцать три раза больше, чем наша планета.
Несмотря на свой значительный диаметр, только 200 тысяч километров из него занимает ядро. Оно гораздо горячее и нагревается до четырнадцати миллионов кельвинов. Именно здесь протекают химические реакции. За пределами ядра происходит лучистый перенос. Этот процесс представляет собой многократное переизлучение фотонов, и он может длиться миллионами лет – настолько долог путь фотонов в верхние зоны звезды.
Выше – конвективная зона. Это своего рода огромный солнечный миксер, в котором происходит вихревое смешивание потоков фотонов между собой. В верхних слоях плазма заметно остывает, вследствие чего потоки утягивают ею вниз, где она набирает температуру заново.
Ещё выше – солнечная атмосфера. С Земли мы видим главным образом её, так как именно отсюда исходит большая часть излучения. Из атмосферы то и дело выбрасывает колоссальные потоки энергии, но в силу слишком яркого света газового шара мы этого не видим. Часть, в которую происходят «выбросы», именуется солнечной короной. Её возможно отчётливо разглядеть в период затмений.
Как только техника стала позволять, земляне не упускают из виду солнце. Ведётся постоянное изучение его характеристик. Вокруг звезды огромное количество всевозможных спутников, измеряющих основные показатели и отслеживающих активность на её поверхности. К сожалению, по вполне объективным причинам отправить на него исследователей или хотя бы станцию физически невозможно, но учёные подобрались к нему максимально близко: станция расположилась на орбите Меркурия.
И поскольку Солнце – не первый и не последний жёлтый карлик во Вселенной, его этапы развития можно отследить, а на их основании можно сделать прогнозы о его дальнейшей судьбе. Стоит чётко понимать, что жизненный цикл на Земле закончится гораздо раньше, чем звезда претерпит все изменения, а потому любые догадки носят чисто теоретический характер: их в любом случае никто не сможет подтвердить.
Скорее всего, в самом начале активных перемен на нашем источнике света жизнь на Земле (а может быть, и вся планета) погибнет. Примерно через один миллиард лет Солнце начнёт светить гораздо ярче: активность повысится, и это вызовет сильнейший парниковый эффект на нашей планете. Нет уверенности, что это однозначно убьёт всё живое, поскольку в морских глубинах живые существа всё ещё могут продолжить нормально существовать.
Но даже звезда не является вечным двигателем. Запасы водорода в ядре медленно, но верно, будут сокращаться, в связи с чем она станет светить гораздо ярче, чем сейчас. Через три с половиной миллиарда лет этот показатель превзойдёт современный на сорок процентов. Соответственно, меньше гелия – меньше диаметр ядра, но больше внешний диаметр звезды. Что касается Земли, то на ней будет происходить то же, что на Венере сейчас.
Запасы водорода подойдут к концу где-то через шесть с половиной миллиардов лет. На этом этапе Солнце будет горячее и ярче уже в два раза. А спустя восемь миллиардов лет шар станет настолько горячим, что все термоядерные реакции станут протекать уже не в ядре, а на внешних оболочках. К этому моменту Солнце уже полностью поглотит Землю и по праву станет являться звездой-красным гигантом.
Есть и другое предположение: возможно, орбита Земли изменится, и она станет находиться гораздо дальше, чем сейчас, и ещё какое-то время продолжит своё существование. Тем не менее, уж если в то время на Земле ещё останется какое-то подобие воды и атмосферы, то в силу медленного вращения Солнца и участившихся приливов и их сорвёт с поверхности. При условии, что сама планета просто не упадёт на гиганта.
Получается, уже безжизненная Земля, на которой не останется ничего, скончается примерно через восемь миллиардов лет. Дальше Солнце продолжит существование за счёт оставшихся ресурсов, но топливо не бесконечно: красные гиганты живут недолго, так что ещё сотни миллионов лет – и на оболочке звезды начнёт хаотично взрываться гелий. Это чревато, потому что подобные взрывы просто разорвут все верхние слои Солнца.
Кстати, сорванная поверхность светила породит ничто иное как туманность. Именно туманности – самые красивые участки Вселенной. Их часто изображают на космических полотнах. Двух одинаковых туманностей не существует. Каждая из них обладает собственной протяжённостью, формой, цветом. Должно быть, в этот момент наша система будет выглядеть особенно красивой.
Всё, что останется после пульсаций на оболочке звезды, — солнечное ядро, состоящее из углерода в алмазном состоянии. Размером оно будет практически как Земля, но гораздо плотнее и тяжелее – большая масса возможна только у нейтронной звезды или чёрной дыры. Это маленький белый карлик, но какой! Очень яркий и горячий. Он будет медленно умирать и охлаждаться – этот процесс может занять миллиарды лет, что свойственно всем белым карликам. Но в конце концов Солнце – если к тому моменту кто-то узнает в этом карлике
Солнце – погаснет навсегда
Но почему нашему солнышку не стать сверхновой? Сверхновая – это звезда, которая взрывается яркой вспышкой, становясь на десять-двадцать порядков ярче, чем она была, а затем медленно погасает. Кажется, что она берётся из ниоткуда, но на самом деле это не так.
Сверхновыми чаще всего действительно становятся именно белые карлики, находящиеся в тесных системах. Пока что будущее Солнце вполне подходит под это определение. Но тонкость состоит в том, что эти белые карлики в своей системе находятся не одни, а с более крупной звездой – обычно красным гигантом.
Выходит так, что из-за энергетического притяжения между двумя звёздами карлик постепенно перетягивает на себя часть энергии, и она образует вокруг последнего аккреционный диск. На нём энергия нестабильна, и вещество периодически может внезапно взрываться. Именно эти взрывы по всей площади диска и рождают сверхновую.
Взрывы могут длиться всего несколько дней, а потом в течение нескольких лет звезда постепенно гаснет. Процесс стихийного взрыва достаточно цикличен и так, постепенно, звезда всё наращивает и наращивает газовую оболочку, одновременно с этим становясь ярче в десять, а то и в сто тысяч раз.
Но Солнцу едва ли предоставится возможность стать сверхновой, потому что оно находится в своей системе в одиночку. Нет более крупной звезды, у которой оно могло бы перетянуть активное вещество для подкрепления своих сил. А значит, скорее всего, оно так и останется постепенно гаснущим белым карликом.
Процесс угасания может занять просто неприличное число времени – до десяти квадриллионов лет. Что произойдёт после этого? Солнце станет чёрным карликом. Стоит понимать, что эта стадия является конечной в цикле жизни небольшой звезды, но она в большей степени теоретическая – всё-таки, наш опыт покорения космоса не настолько богат, чтобы однозначно утверждать, что погасшие звёзды, которых больше не видно, обладают теми или иными параметрами. Но чисто логически, они должны существовать. Сложность в том, что процесс их угасания занимает просто неприличное количество времени, и с точностью утверждать, что такие объекты есть в непосредственной близости от солнечной системы, нельзя.
Если опираться на Теорию Большого Взрыва, то таких объектов и вовсе ещё не может существовать: они просто не успели образоваться с момента создания Вселенной. Тем не менее, теоретически на поверхность чёрного карлика уже можно высадиться. К моменту его образования поверхность звезды остынет где-то до 5 кельвинов. Гравитация на Солнце будет очень сильной, а плотность едва ли позволит бурить поверхность или ещё каким-то образом оставить на ней свой след.
Ещё одно интересное предположение: все звёзды станут чёрными карликами примерно (в рамках Вселенной, конечно) в один промежуток времени. Тогда настанет конец Вселенной. Эта эпоха прозвана учёными Эпохой Вечной Тьмы, что очень точно отражает суть вещей: источников света уже попросту нет, энергия звёзд иссякла, и ей неоткуда взяться.
Есть ещё один этап, который возможен для чёрных карликов – это взрыв чёрных карликов, который образует сверхновых чёрных карликов, но он носит ещё более теоретический характер, чем сам тип таких звёзд. Этот взрыв предполагает превращение алмазного карлика в железного посредством пикноядерного синтеза. Происходит это так: под воздействием собственной колоссальной массы звезда вновь перерождается. И вот на этой стадии, скорее всего, и Солнцу, и всей Вселенной придёт конец.
Таким образом, мы видим, что полный цикл угасания нашего огненного шара занимает свыше десяти квадриллионов лет, и это лишь примерная цифра, поскольку настолько заглянуть вперёд никто из учёных не способен. Сначала, через один миллиард лет, Солнце станет ярче на одиннадцать процентов, чего уже будет достаточно для сильнейшего парникового эффекта на поверхности Земли.
Через три с половиной миллиарда лет оно будет ярче на сорок процентов, и жизнь на Земле будет по определению невозможной. Солнце активно начнёт сжигать топливо, и вместо водорода в ядре постепенно станет перерабатывать углерод и кислород либо же водород с верхних слоёв оболочки.
Через шесть с половиной миллиардов лет светило станет больше в два раза, поглотит Меркурий, Венеру и Землю. Начнёт активно разрастаться за счёт расхода топлива с внешних оболочек и станет красным гигантом. Красный гигант просуществует совсем недолго – всего 100 миллионов лет, а затем станет белым карликом: верхние слои просто сорвёт, и останется только алмазное ядро. Белый карлик будет гаснуть свыше 10 квадриллионов лет, и такое число не укладывается в голове. В конце концов, он всё же остынет и превратится в чёрного карлика.
Солнце не сможет стать сверхновой, потому что ему неоткуда черпать вещество для создания аккреционного диска. Сверхновым карликом ему тоже не стать, потому что для этого у него недостаточно крупная масса.
Источник
Какой конец ждет Солнечную систему?
Потребовалось 13,8 миллиарда лет космической эволюции, чтобы мы оказались здесь. Поколения звезд должны были жить и умереть, чтобы создать тяжелые элементы; крошечные протогалактики должны были слиться, чтобы образовался Млечный Путь; облака межзвездного газа должны были коллапсировать и сформировать новые звезды с твердыми планетами; сложная неорганическая и органическая химия должны были подружиться на одном из таких новых миров; биологическая эволюция — и природные катаклизмы — должны были пойти по одному из извилистых путей, чтобы в конечном итоге всего несколько тысяч лет назад появились люди.
Уровень одиночества в космосе зашкаливает.
Когда исчезнет галактика
За последние 12 000 лет или около того мы создали сельское хозяйство, науку, страны и всю современную цивилизацию, которые нам известны сегодня. Это увлекательное путешествие, которое преобразовало наш мир и, благодаря космической программе человечества, преобразует нашу Солнечную систему.
Но мир, которым мы наслаждаемся сегодня, независимо от того, что делаем, не будет существовать вечно и наше Солнце рано или поздно погаснет. Ряд земных событий должны изменить положение вещей в нашем мире и сделать Землю совершенно неузнаваемой для всех, кто сегодня живет. Примерно через 60 000 лет Солнце и звезды передвинутся и наши современные созвездия исчезнут с лица неба. Еще через 100 000 лет мы, вероятно, попадем в новый ледниковый период по причинам, которые мало связаны с деятельностью человека. И прежде чем пройдет еще миллион лет, земные вулканы навсегда изменят ландшафт Земли.
Все самые свежие новости из мира высоких технологий вы также можете найти в Google News.
Но все это мелочь по сравнению с тем, что Вселенная готовит для нас. Чуть меньше чем через четыре миллиарда лет галактика Андромеды (и, возможно, галактика Треугольник) объединится с нашей галактикой Млечный Путь, сильно изменив структуру галактики и вид ночного неба. Сейчас она в 2,5 миллионах световых лет от нас и движется со скорость 43 км/с, а значит первое столкновение произойдет через 3,8 миллиарда лет, а уже через 5,5 миллиардов лет слияние будет завершено. Гравитация приведет к тому, что вся местная группа галактик объединится с нашей в одну гигантскую эллиптическую галактику Млекомеда. На больших космических масштабах все другие галактики продолжат удаляться прочь от нас, пока не исчезнут из нашего поля зрения совершенно — примерно через 100 миллиардов лет.
Вот такие снимки Млечного Пути и Андромеды.
Когда погаснет Солнце
Все это время наша Солнечная система будет оставаться в полном порядке, разве что выглядеть будет иначе. Солнце будет продолжать нагреваться по мере старения, пока через 1-2 миллиарда лет не положит конец жизни на Земле, вскипятив океаны нашей планеты. Еще через 5-7 миллиардов в ядре Солнца закончится ядерной топливо, и наша родная звезда станет красным гигантом, поглотив Меркурий и Венеру в этом процессе. Из-за особенной звездной эволюции, система Земля — Луна, вероятно, будет вытолкнута прочь и ей повезет избежать огненной судьбы наших внутренних соседей.
После того, как Солнце дожжет оставшееся ядерное топливо — в основном, гелий — его внешние слои раздуются в планетарную туманность, а ядро будет сжиматься, пока не станет белым карликом. Такова конечная судьба почти всех звезд в нашей Вселенной. Но планеты все еще будут здесь, вращаться вокруг нашего холодного, тусклого остатка звезды еще 9,5 миллиардов лет (если считать с текущего момента).
Все это время Земля будет продолжать вращаться вокруг Солнца, а Луна — оказывать на нее гравитационную тягу, что вызовет крутящий момент. Поэтому Луна будет уходить дальше от Земли, при этом замедляя вращение Земли. Это замедление будет практически неощутимым; вращение Земли будет замедляться на какие-то 1,4 миллисекунды за сотню лет. Но по прошествии 50 миллиардов лет орбитальный период Луны будет составлять 47 дней (сейчас — 27,3 дня), а наши 24-часовые сутки должны будут замедлиться, чтобы соответствовать этому: сутки станут длиннее в 47 раз через 50 миллиардов лет. К тому моменту Земля и Луна станут приливно заблокированными, то есть Луна будет всегда появляться в одном и том же месте на небе.
Могут ли погаснуть все звезды
Поскольку образование звезд продолжится, умирающие звезды будут сбрасывать свое топливо в межзвездное пространство и неудавшиеся звезды будут сливаться воедино. При этом количество материала для изготовления звезд будет ограничено. Даже самый долгоживущие звезды будут существовать каких-то 100 триллионов лет (10 14 ), а спустя квадриллион лет (10 15 ) формирования звезд иссякнет полностью. Лишь случайные столкновения или слияния между неудавшимися звездами или их остатками будут подсвечивать нашу галактику; в остальном процесс будет ввергать ее в холод и тьму. Наконец, белые карликовые звезды станут черными, когда остынут и испустят свою энергию. Да, это займет много времени (порядка 10 16 лет), в миллион раз больше текущего возраста Вселенной. Атомы все еще будут, но их температура будет чуть выше абсолютного нуля. Вот тогда-то ночное небо будет действительно темным и черным, без какого-либо видимого света, поскольку все звезды прекратят свое существование. Во всяком случае в нашей местной группе галактик.
Солнце может сжечь что угодно.
Сколько времени потребовалось бы нашему черному карлику (который когда-то был нашим Солнцем), чтобы встретить другого, слиться с ним и оживить его? Между нами, Андромедой и остальной частью местной группы порядка триллиона звезд и звездных останков. В этой хаотической системе обычная система звезд может долго-долго ни с чем и ни с кем не сталкиваться, но ведь у нас есть время. Через 10 21 лет черный карлик в центре нашей Солнечной системы случайным образом столкнется с другим черным карликом, породит взрыв сверхновой типа Iа и уничтожит то, что осталось от нашей Солнечной системы.
Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.
Такой будет конечная судьба многих звезд нашей местной группы, но не всех и даже, наверное, не нашей. Есть другой процесс, который будет более эффективным, а значит и более вероятным для нас: гравитационное выталкивание из местной группы вследствие процесса насильственной релаксации. При наличии нескольких тел на гравитационно хаотичной орбите, одно из них однажды выбрасывается, оставляя другие более тесно связанными. Это происходит в шаровых скоплениях с течением времени и объясняет, почему они настолько компактны, а также почему существует так много слившихся воедино старых звезд в ядрах этих древних реликтов.
В космосе все не так просто.
Будет ли космос существовать всегда
Гравитационный выброс происходит примерно в 100 раз чаще случайного слияния, а значит наша звезда и остальные связанные планеты, вероятно, будут выброшены в бездну уже пустого пространства примерно через 10 19 лет. Но ничто не вечно, даже космос. Каждая орбита — даже гравитационные орбиты в общей теории относительности — медленно распадаются со временем. Может потребоваться очень много времени, возможно, 10 150 лет, но в конечном итоге орбиты Земли развалятся и она устремится по спирали к центральной массе нашей Солнечной системы. Такой будет наша судьба, если нас выбросит.
В космосе многое красиво, но все опасно.
Но если мы остаемся в гигантской галактике, в которую превратится Млекомеда, нам не суждено оказаться в черной дыре в центре галактике. Чтобы это произошло, потребуется 10 200 лет, но черные дыры столько не живут. Они медленно испаряются в виде излучения Хокинга. Благодаря этому распаду, даже самые массивные черные дыры во Вселенной будут жить не больше 10 100 лет, а черная дыра солнечной массы — каких-то 10 67 лет.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
После распада черной дыры останется только темная материя, а значит, Земля устремится к черному карлику, который однажды был нашим Солнцем. Вне зависимости от того, сколько раз наш мир мог оказаться и оказывался в огне, наша конечная судьба — замерзнуть в холодной, пустой Вселенной. Все пройдет. И это тоже.
Источник