Ученые окончательно определились в том, как погибнет наше Солнце
Какие метаморфозы ожидают наше Солнце после гибели звезды? Ученые подготовили новое предсказание о том, каким будет конец нашего светила и как после этого будет выглядеть наша Солнечная система. К частью или к сожалению, человечество не сможет увидеть последние мгновения жизни звезды. Вымрет оно гораздо раньше, если, конечно, не переселится к тому моменту в какую-нибудь другую планетарную систему.
Согласно выводам более ранних исследований, наше Солнце должно превратить нашу систему в так называемую планетарную туманность – яркое облако из раскаленных газа и пыли, — однако последующие исследования говорили о том, что процесс гибели нашего светила будет более масштабным. В новой же статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy, исследователи заявляют, что после смерти Солнца наша система действительно превратится в гигантский светящийся «пузырь» из пыли и газа, который просуществует в таком виде несколько тысяч лет, а затем исчезнет.
Многочисленные исследования и наблюдения показывают, что жизненный цикл звезд, сопоставимых по массе с Солнцем, составляет порядка 10 миллиардов лет. Текущий возраст Солнца — около 4,6 миллиарда лет. Другими словами, у нашего светила в запасе осталось около 5 миллиардов лет. Однако за это время, разумеется, произойдет немало интересных вещей.
Астрономы говорят, что примерно через 5 миллиардов лет Солнце превратится в красного гиганта. В этот момент ядро звезды уменьшится в размерах, в то время как ее внешние слои расширяться настолько, что достигнут орбиты Марса, поглотив нашу планету в ходе этого процесса. Разумеется, если к этому моменту планета все еще будет находиться на своем месте. Как и мы. Дело в том, что у человечества на Земле осталось всего около 1 миллиарда лет.
Проблема объясняется тем, что яркость нашего светила каждые миллиард лет возрастает примерно на 10 процентов. Кажется, что это совсем немного, но этого вполне достаточно, чтобы положить конец всей жизни на Земле. При таком повышении яркости океаны нашей планеты испарятся, поскольку поверхность станет слишком горячей, чтобы поддерживать формирование и удержание воды. В общем, нам всем придет конец. Опять же, если к этому моменту мы не подыщем какой-нибудь более подходящий мир для обитания или просто не вымрем.
В подобной судьбе светила сегодня никто не сомневается, однако ученые уже почти три десятка лет спорят о том, как будет выглядеть порожденная им планетарная туманность и будет ли она существовать вообще.
Выводы нескольких более ранних исследований говорили о том, что для формирования яркой планетарной туманности требуется наличие звезды по массе как минимум в два раза больше, чем у нашего Солнца.
Новая компьютерная модель, разработанная международной группой астрономов, показывает, что наше Солнце, как и 90 процентов остальных звезд, сперва ожидает переход в фазу красного гиганта. Затем, когда ядро, в котором постепенно прекратятся термоядерные реакции, остынет, звезда превратится в белого карлика. Его свет будут подогревать и подсвечивать окружающие облака газа, превращая их в яркое пятно на ночном небе других миров, и Солнечная система станет так называемой планетарной туманностью.
«При гибели звезда выбрасывает огромную массу газа и пыли – так называемую оболочку – в космос. Масса этой оболочки может быть равна половине массы всей звезды. Выброс оболочки оголяет ядро звезды, в котором к этому моменту уже заканчивается топливо для термоядерных реакций. В конечном итоге оно «выключается» и окончательно погибает», — объясняет один из авторов новой работы, астрофизик Альберт Зийлстра из Манчестерского университета (Великобритания).
«Выброшенная оболочка будет ярко подсвечиваться еще окончательно не остывшим ядром звезды около 10 тысяч лет – довольно немного по космическим меркам. Некоторые планетарные туманности настолько яркие, что видны на расстоянии десятков миллионов световых лет, даже несмотря на то, что сами звезды, их подсвечивающие, гораздо тусклее, чтобы их можно было увидеть», — объясняет астрофизик.
Как поясняют исследователи, созданная ими компьютерная модель способна предсказывать жизненный цикл разных типов звезд и потенциальную яркость планетарных туманностей, согласно различным массам светил.
Сами по себе планетарные туманности – довольно распространенное явление в наблюдаемой Вселенной. Самыми знаменитыми из них являются, например, Туманность Улитка, Туманность Кошачий Глаз, Туманность Кольцо и Туманность Пузырь.
Туманность Кошачий Глаз
Их называют планетарными туманностями не потому, что они имеют какое-то отношение к планетам. Одни из первых туманностей были обнаружены астрономом Уильямом Гершелем в конце XVIII века. Ученый предложил для них термин «планетарная туманность» из-за их видимого сходства с диском Урана. Так название и прижилось.
Около 25 лет назад астрономы обнаружили одну интересную деталь: все крупные планетарные туманности имеют примерно одинаковые размеры и светимость, несмотря на то что они часто находятся в самых разных галактиках или скоплениях звезд, где присутствуют преимущественно большие звезды или, наоборот, только светила-карлики. В среднем типичная планетарная туманность светит в десять тысяч раз ярче, чем Солнце, и фактически никогда не перешагивает этот предел. Из этого также исходило, что теоретически наблюдение за туманностями позволит выяснить, насколько далеко от нас они находятся.
Последующие исследования это предположение подтвердили. Но, с другой стороны, компьютерные расчеты показывали, что яркость и размеры планетарной туманности очень сильно зависят от того, какой массой обладала их прародительница. По этой причине подобные объекты в группах молодых звезд должны быть ярче и крупнее в несколько раз, чем туманности в старых шаровых скоплениях, что не наблюдается в реальности.
Это несоответствие заставляло многих ученых, в том числе и авторов статьи, ожесточенно спорить о том, как именно рождаются планетарные туманности и почему астрономам не удается найти более яркие объекты. Зийлстра и его коллеги разрешили эти противоречия, создав новую компьютерную модель престарелой звезды, превращающейся в белого карлика, и подсвечиваемой ей планетарной туманности.
Эти расчеты неожиданным образом показали, что предшественники авторов статьи не учитывали, как сильно меняется температура ядра звезды по мере сброса ее оболочек, оказалось, что оно нагревается в три раза быстрее и сильнее, чем предполагали астрономы. Благодаря этому даже небольшие звезды, чья масса сопоставима с солнечной, могут порождать яркие планетарные туманности, близкие к максимуму их светимости.
«Это отличные результаты. Мы не только получили методику, позволяющую находить очень старые звезды в далеких галактиках и определять их возраст, что раньше было сделать достаточно сложно. Вдобавок мы разрешили один из самых старых споров в астрономии, а также узнали, что ожидает Солнце в будущем, после его смерти», — подытожил Зийлстра.
Источник
Солнце будет светить еще 4,5 млрд лет
Солнце не погаснет еще около 4,5 миллиарда лет, сообщает РИА «Новости» со ссылкой на директора Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн имени Пушкова РАН Владимира Кузнецова.
«Солнце находится на главной последовательности в эволюции звезд. Это признак того, что в недрах Солнца устойчиво происходит термоядерная реакция как основной источник солнечной энергии. Время жизни звезды на главной последовательности — самое долгое в ее эволюции и составляет около 90%», – сказал Кузнецов.
Продолжительность жизни светила составляет примерно 10 миллиардов лет. На данный момент оно прожило около 4, 5 миллиарда.
«Примерно столько же оно будет еще жить. Солнце излучает постоянный поток энергии (солнечная постоянная), поверхностная активность Солнца, связанная со вспышками, выбросами массы с точки зрения его глобальной энергетики, ничтожна», – добавил он.
Сначала на Солнце выгорит весь водород, потом гелий и более тяжелые элементы. Это приведет к тому, что оно расширится примерно до орбиты Венеры и превратится в красный гигант.
В итоге планеты внутри орбиты Земли будут поглощены, сама Земля сожжена, а Солнце постепенно остынет, превратившись в мертвый белый карлик. Радиус светила будет составлять всего 10 километров, при этом его плотность в разы выше плотности металла. Вращаться вокруг Солнца-карлика уже будут останки от Марса, Юпитера и Сатурна.
Источник
Как и на основе каких данных человечество выяснило, что солнце исчезнет через 5 миллиардов лет?
Нет, Солнце не исчезнет через 5 млрд лет. Мы знаем о Солнце довольно много как из астрономических наблюдений звезд на различных стадиях их эволюций, так и из наземных и спутниковых измерений основных параметров Солнца, таких как: магнитное поле, светимость, состав ядер химических элементов в солнечных космических лучах, характеристики солнечного ветра, радиоизлучение от Солнца, солнечные пятна, вспышки, коронарные выбросы и даже гелиосейсмика. Важную роль играет также и возраст Земли, измеряемый изотопным составом природных радиоактивных элементов. На основе всех этих данных проводится постоянное совершенствование Стандартной Модели Солнца, по которой можно моделировать её поведение с момента протозвездного состояния до превращения в Белого Карлика в конце эволюции.
Вот история жизни Солнца в картинках с интервалом 1 млрд лет.
Сейчас Солнцу 4,5 млрд лет что соответствует приблизительно середине её жизненного цикла на главной последовательности звезд солнечной массы. Где-то через 7,5 млрд лет, пройдя стадию красного гиганта и гелиевой вспышки, Солнце превратится в Белого Карлика и будет постепенно затухать в течении последующих миллиардов лет.
К сожалению жизнь на Земле имеет значительно меньшую продолжительность и через приблизительно 1 млрд лет, начиная с завтрашнего дня, из-за повышения яркости Солнца, Земля скорее всего лишится воды.
Обо всем этом довольно подробно и со ссылками, советую прочитать отсюда. Можно прочитать и английскую версию здесь, которая дополняет русскую версию о Солнце.
Источник
Если Солнце прекратит синтез, оно будет светить ещё 40 миллионов лет, а не 8 минут
Если термоядерные реакции в центре Солнца вдруг остановятся, то мы узнаем об этом действительно через 8 с лишним минут , в тот момент, когда от Солнца прекратится поток нейтрино — тех частиц, которые образуются в процессе реакций термоядерного синтеза, и уносят часть энергии Солнца, этот процесс называется нейтринным охлаждением . Эти частицы проникают через вещество и не взаимодействуют с ним, поэтому для нейтрино практически не существует преград, и плотное Солнце (в самом центре) не является помехой.
Но свет — это не нейтрино, хоть фотон и не имеет массы покоя, а нейтрино имеет, он взаимодействует со средой, и в особо плотной среде скорость света ниже, чем в вакууме. Но, на самом деле, и тут нас ждёт подвох от физиков: скорость света (фотонов) всегда равна скорости света в вакууме и составляет, без малого, 299 792 458 метров в секунду или почти 300 000 километров в секунду, примерно в 1000 000 раз быстрее, чем реактивный самолёт.
Почему же в среде скорость света меньше? Ответ прост: свет проходит большее расстояние, таким образом, мы просто считаем, что его скорость меньше , нам так удобнее рассуждать, не считать же расстояние, пройденное фотонами света внутри стекла, например. Мы просто знаем, что скорость света в стекле меньше, чем в вакууме в 1,5 раза (именно такой показатель преломления n у оконного стекла).
А теперь вернёмся к Солнцу. Солнце, конечно, не стеклянное, но плотное, особенно, в ядре. Там плотность вещества достигает бешеных 150 граммов на кубический сантиметр. Это примерно в 150 раз больше плотности воды и в 7 раз больше, чем у осмия — самого плотного металла на Земле. Но всё равно этой плотности далеко до вещества белых карликов и нейтронных звёзд.
И даже с такой высокой плотностью вещества и в таком объеме, свет умудряется довольно быстро проникать через него. Поэтому Солнце не смогло бы удерживать фотоны так долго, и, в конечном итоге, оно бы погасло? Действительно, Солнце не «хранит» фотоны. Сама звезда просто возобновила бы медленное гравитационное сжатие, которое было остановлено около 4,5 миллиардов лет назад, когда скорости ядерных реакций в центре смогли достаточно возрасти, чтобы компенсировать радиационные потери с поверхности Солнца (поверхностное фотонное охлаждение).
Это явление называется гидростатическим равновесием (см. рисунок выше) , когда температура за счёт термоядерного горения и давление внутри Солнца удерживают гравитационное сжатие звезды под воздействием собственной массы. Простыми словами: чем глубже вы погружаетесь в Солнце, тем больший вес давит на вас сверху и тем большее давление снизу.
Но из-за того, что сила гравитационного сжатия может увеличивать плотность Солнца без увеличения давления, из-за того, что звёзды имеют жидкостную природу, Солнцу надо сохранять свою температуру на одном уровне и для этого должен идти постоянный термоядерный синтез в его центре.
Таким образом, даже если термоядерная топка внезапно погаснет, гравитационной потенциальной энергии Солнца будет достаточно, чтобы поддерживать необходимый поток энергии на протяжении десятков миллионов лет. Пока происходит процесс сжатия, Солнце будет поддерживать свою текущую светимость, но уменьшаться в радиусе, за счёт того, что поверхность его будет охлаждаться, а это, в свою очередь, приведёт к падению давления и к сжатию, а затем температура его поверхности увеличится, за счёт этого же сжатия. Этот процесс называется механизмом Кельвина-Гельмгольца и заметен на Юпитере, ядро планеты воздействием гравитационного сжатия излучают тепло, таким образом Юпитер больше излучает, чем получает от Солнца.
Как только Солнце сократится под воздействием сжатия в несколько раз и станет размером с Юпитер (около 30% его текущего радиуса), сжатие начнет замедляться, потому что электроны в ядре станут вырожденными, а давление начнёт увеличиваться с плотностью быстрее, чем для идеального газа. Замедляющееся сжатие уменьшает скорость высвобождения потенциальной энергии и, следовательно, солнечную светимость. Сжатие будет продолжаться с меньшей скоростью, пока Солнце не станет горячим «водородным белым карликом», в несколько раз превышающим размер Земли, который затем охладится до светящегося «уголька» без дальнейшего сжатия в течение миллиардов лет.
Таким образом, по расчётам, Солнце сможет существовать только за счёт своей массы около 40 миллионов лет. Именно поэтому в 19-м веке учёные считали, что должен быть какой-то источник энергии внутри светила, чтобы поддерживать его светимость. Они полагали, что это происходит за счёт гравитационного сжатия, и только в 30-х годах 20-го века Ханс Бете предположил, что в центре Солнца идёт термоядерный синтез.
Но, благодаря тому, что в Солнце идёт синтез гелия из водорода, вы можете подписаться на канал и поставить лайк:).
Источник