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
Как бы выглядели звёзды вместо Солнца?
Невозможно представить жизнь без Солнца. На Земле влияние звезды воспринимается в виде тепла. Казалось бы, Солнце уникальное. Тем не менее ничего особенного в Солнце нет. Оно относится к обычному типу жёлтых карликов, численность которых превышает миллиарды в одной только галактике Млечный Путь. Но что, если бы вместо Солнца находились другие звёзды, большие или меньшие по размерам? Как бы смотрелись они с Земли?
1. Тройная звезда Альфа Центавра
Альфа Центавра состоит из трёх звёзд:
- главная Альфа Центавра А , размерами в 1,2 раза больше Солнца, светимость в 1,5 раза больше;
- Альфа Центавра В , диаметр на 14 % меньше Солнца, светимость на 50% меньше;
- Проксима Центавра , маленькая звёздочка, в 7 раз меньше Солнца, света испускает всего ничего, в 17000 раз меньше солнечного.
Альфа Центавра А и В вращаются вокруг друг друга на расстоянии 450 миллионов км (тройная дистанция между Землёй и Солнцем), совершая оборот за 80 лет. Проксима Центавра движется по своей орбите вокруг них на удалении 15500 а.е. (1 астрономическая единица = расстоянию между Землёй и Солнцем), совершая оборот за 500 000 лет.
Было бы зрелищно, просматривая на небе 3 звезды. Помимо прочего Луна, отражая свет звёзд, немного напоминала бы отдельную звезду.
2. Двойная звезда Сириус
Состоит из двух звёзд Сириус А и Сириус В . Первая больше солнечной массы в 2, размерами в 1,7, а яркостью в 50 раз. Сириус А является бело-голубой звездой.
Сириус В — белый карлик, хоть масса его такая же, как и у Солнца, но размерами сопоставим с Землёй. Сириус В и Сириус А совершают оборот вокруг общего центра масс за 50 лет. Расстояние между ними
20 расстояний между Землёй и Солнцем.
3. Оранжевый гигант Арктур
Несмотря на размеры, в 26 раз превосходящие солнечные, массой больше только на 10%. Яркость Арктура в 110 раз выше. Благодаря высокой яркости, Арктур обнаружен ещё в далёком 17 веке. Меркурий будет на 18 миллионов км ближе к звезде, останется недосягаемым.
Раз уж Луна отражает только 8% солнечного света , то при Арктуре освещённость Луны будет в 9 раз больше Солнца. Луна тогда будет казаться отдельной звездой. На Земле никогда не было бы ночи, кроме состояния новолуния (Луна не видна).
4. Красные сверхгиганты Антарес, Бетельгейзе, VY Большого Пса, UY Щита.
Если поместить такие звёзды вместо Солнца, то Земля окажется внутри одной из них. По сути увидеть ничего не удастся, только всё моментально сгорит. Самая большая звезда на сегодняшний день UY Щита , своими размерами поглотит не только Землю, но и Марс, а также настигнет орбиту Юпитера. UY Щита больше Солнца в 1700 раз, в момент пульсации в 1900.
Заключение
Конечно, поместив другие звёзды вместо Солнца, надо учитывать, кроме захватывающих видов, ещё и смертельные звёздные вспышки, силу гравитации, различные температурные показатели и многое другое. Так как в реальности такого никогда не произойдёт, то можно пренебречь отрицательными факторами, а только получить массу впечатлений.
Понравилась статья, подписывайтесь на канал, ставьте лайк, делитесь информацией в социальных сетях. Дальше будет интереснее!
Источник
Откуда мы знаем, что другие звёзды — это Солнца подобные нашему?
Когда мы смотрим на ночное небо мы видимо множество маленьких светящихся точек. Некоторые из них светят ярче и сильнее, другие — наоборот более тусклые и едва различимы. Учёные давно пришли к выводу, что звёзды — представляют собой газовые шары состоящие в основном из водорода и гелия. Но откуда мы это знаем? Не может ли быть иного объяснения у наблюдаемых с Земли звёзд? Такой вопрос задал один из подписчиков нашего телеграм канала. Давайте разбираться вместе.
Первым идею о том, что другие звёзды — это другие Солнца выдвинул в конце XVI века Джордано Бруно. Но, к сожалению, долгое время у астрономов не было нужной техники для того, чтобы проверить эту гипотезу. Впрочем уже со второй половины XVII века практически все астрономы придерживались взглядов сходных со взглядами Бруно и дело было только за их экспериментальным подтверждением.
Первое подтверждение было получено в первой половине XIX века независимо сразу несколькими астрономами. Российский астроном В.Я. Струве, немец Ф. Бессель и американец Т. Хендерсон измерили параллаксы различных звёзд (Веги — Струве, 61 Лебедя — Бессель, Альфы Центавра — Хендерсон) и определили расстояние до них. Принимая во внимание огромные расстояния до других звёзд, стало ясно, что они по яркости сравнимы с Солнцем и это стало первым экспериментальным подтверждением.
Каждый химический элемент обладает уникальным спектром при взаимодействии (поглощении и отражении) с излучением. Это открытие совершили немецкие учёные Г. Крихгоф и Р. Бунден. Стало ясно, что с помощью спектрального анализа других небесных тел и, в том числе, звёзд, можно получить представление об их химическом составе.
Было установлено, что звёзды состоят преимущественно из водорода и гелия — наиболее распространённых химических элементов во вселенной. Точно также было установлено, что Солнце тоже состоит почти полностью из этих же элементов.
Кроме того, в начале XX-го века процессы благодаря которым светит Солнца были объяснены английским астрофизиком Артуром Эддингтоном. Теперь мы знаем, что выделение Солнцем огромного количества энергии происходит благодаря термоядерным реакциям в ходе которых происходит синтез гелия из водорода.
Необходимыми условиями для начала реакций термоядерного синтеза являются огромные температура и давление. Эти условия являются труднодостижимыми и могут возникнуть например, благодаря сжатию вещества гравитацией очень массивных небесных тел, гораздо более массивных, чем например планеты.
Благодаря этим открытиям мы знаем, что звёзды находятся очень далеко, но их свечение сравнимо по интенсивности. со свечением нашего Солнца. Мы также видим, что звёзды очень похожи на наше Солнце по своему химическому составу и также мы знаем, какие условия необходимы для того, чтобы тело состоящее из водорода и гелия светилось с такой интенсивностью.
Это позволяет нам судить о том, что звёзды подобно Солнцу представляют собой огромные газовые шары, которые удерживаются в виде единого целого собственной гравитацией и которые излучают энергию благодаря идущим внутри них термоядерным реакциям.
Более того, все научные данные полученные во время наблюдения за звёздами подтверждают именно такое объяснение природы звёзд, например изучение движения звёзд в кратных (двойных, тройных и т.п.) системах, механизмы возникновения новых и сверхновых звёзд, наличие более тяжелых элементов в спектрах звёзд, измерение поверхностной температуры звёзд и т.п.
Таким образом мы знаем, что маленькие светящиеся точки на небе на самом деле являются звёздами подобными Солнцу потому, что по всем своим характеристикам и свойствам, открытым за много лет, они совпадают с нашим Солнцем.
Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал на youtube . Каждую неделю там выходят видео, где я отвечаю на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!
Источник
Чтобы найти внеземную жизнь, давайте не будем ориентироваться на звезды, похожие на наше Солнце
Чтобы максимально увеличить наши шансы найти внеземную жизнь в нашей Галактике, астрономы рекомендуют не фокусироваться на звездах, похожих на наше Солнце. Но отдавать предпочтение скорее оранжевым карликам.
Мы не можем сосчитать все звезды в Млечном Пути, но по статистике их должно быть более 100 миллиардов и как минимум столько же планет. Диапазон поэтому довольно широк. Чтобы в один прекрасный день мы смогли обнаружить сложную внеземную форму жизни, нам следует сосредоточиться на звездах, которые, скорее всего, будут способствовать ее появлению. Но тогда, что это за звезды?
У Солнца слишком короткая продолжительность жизни
Интуитивно можно сказать, что звезды типа Солнца являются наиболее подходящими. Тем не менее эти звезды составляют всего 10% звездной численности Млечного Пути. Срок их жизни также довольно короткий (около 10 миллиардов лет).
Сложные организмы появились на Земле всего 500 миллионов лет назад. Человек, самая сложная из них форма жизни, появился лишь 200 000 лет назад. Мы не знаем, каким будет будущее нашего вида, но, с другой стороны, мы знаем, что наша планета станет необитаемой через чуть более миллиарда лет. Солнце начнет расширятся, уничтожая все земные формы жизни.
Если мы, таким образом, основываемся только на Земле, это означает, что очень сложная форма жизни вокруг звезды типа Солнца не может выжить более миллиарда лет. С космологической точки зрения это довольно короткий промежуток времени. Если мы хотим дать себе шанс оценить такую передовую форму жизни, как наша, поэтому мы должны нацелиться на звезды, способные “гореть» дольше.
Красные карлики ? Слишком неустойчивы
Долгие годы все взоры обращались к красным карликам. Эти звезды, меньше и прохладнее Солнца, являются самыми распространенными звездами в Галактике (около 85% населения). Тогда мы могли бы представить себе, простым статистическим маневром, что 85 % всех планет также эволюционируют вокруг этих звезд. Кроме того, мы знаем, что красные карлики могут выжить в течение нескольких десятков миллиардов лет.
Но являются ли они идеальными кандидатами? Не совсем. У красных карликов много преимуществ, но они очень нестабильны.
На этих звездах звездные извержения действительно происходят регулярно и очень мощно. Защитные озоновые слои, которые могут образовываться вокруг планет в зоне обитания (очень близко к звезде), не могут выжить, так как их постоянно сдувают. Наконец, планеты подвергаются экстремальным уровням рентгеновского и ультрафиолетового (УФ) излучения. Что затрудняет развитие жизни в этих условиях.
Художественное представление красного карлика. Кредиты: НАСА / Уолт Феймер
Оранжевые карлики, хороший компромисс.
К каким звездам мы, в конце концов, обращаемся? В течение нескольких лет астрономы сосредоточились на оранжевых карликах. Зачем? Потому что их в Млечном Пути втрое больше, чем звезд типа Солнца, с одной стороны. Но прежде всего потому, что эти звезды предлагают нам реальный компромисс. Они действительно могут регулярно гореть в течение десятков миллиардов лет, оставаясь относительно спокойными.
Поэтому для биологической эволюции вокруг этих звезд может потребоваться время, чтобы развиваться, не опасаясь быть уничтоженным в любой момент.
Некоторые из них уже доставили нам многообещающие зацепки. Это, в частности, относится к Кеплеру-442, расположенному примерно в 1120 световых годах от Земли. Вокруг этой звезды находится скалистая планета Kepler-442b, которая имеет объем, сравнимый с земным. Мы знаем, что этот мир развивается в обитаемой зоне, а это значит, что на его поверхности может быть вода в жидком виде.
Ближе к нам также находится Тау Кита, всего в 12 световых годах. Эта звезда будет сопровождаться пятью планетами, две из которых будут расположены в обитаемых зонах.
Источник