Hvordan og hvornår solsystemet vil dø

2024 Forfatter: Malcolm Clapton | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 03:51

Vi har stadig lidt mere tid, omkring 5-7 milliarder år.

Tidligere kredsede to måner om Jorden, som derefter smeltede sammen. Titan, Saturns satellit, er en ideel analog af vores planet, den kan meget vel have liv. Og asteroiderne, der er mellem Jupiter og Pluto, kaldes af en eller anden grund "kentaurer". Du kan lære om disse og andre fakta om rummet fra bogen "Da Jorden havde to måner. Kannibalplaneter, isgiganter, mudderkometer og andre lyskilder på nattehimlen”, som for nylig blev udgivet af forlaget“Alpina non-fiction”.

Skaberen af en fascinerende udflugt i solsystemets historie er Eric Asfog, amerikansk planetforsker og astronom. Forfatteren arbejder ikke kun på Laboratory for the Study of Planets and the Moon i Tucson, men deltager også aktivt i NASA-ekspeditioner. For eksempel Galileo-missionen, som studerede Jupiter og dens måner. Lifehacker udgiver et uddrag fra det første kapitel af videnskabsmandens arbejde.

Som en forbrændingsmotor, der nogle gange blusser tilbage, når kulden startede, oplevede den unge sol uregelmæssige udbrud af høj aktivitet i de første par millioner år. Stjerner, der passerer gennem dette udviklingsstadium, kaldes T Tauri-stjerner efter en velundersøgt aktiv stjerne i det tilsvarende stjernebillede. Efter at have passeret stadiet med fødselsveer adlyder stjernerne til sidst reglen om, at de tungeste og lyseste af dem bliver blå, enorme og meget varme, mens de mindste bliver røde, kølige og kedelige.

Hvis du plotter alle de kendte stjerner på en graf med blå stjerner til venstre, røde stjerner til højre, svage stjerner forneden og lyse øverst, vil de generelt stille sig op ad en linje, der går fra øverst til venstre hjørne til nederste højre hjørne. Denne linje kaldes hovedsekvensen, og den gule Sol er lige i midten af den. Også hovedsekvensen har mange undtagelser, såvel som udløbere, hvor unge stjerner, der endnu ikke har udviklet sig til hovedsekvensen, og gamle stjerner, der allerede har forladt den, opholder sig.

Solen, en ganske almindelig stjerne, udsender sin varme og lys med næsten konstant intensitet i 4,5 milliarder år. Den er ikke så lille som røde dværge, der brænder ekstremt økonomisk. Men ikke så stor, at den brænder op om 10 millioner år, som det sker med blå kæmper, der går til supernovaer.

Vores sol er en god stjerne, og vi har stadig nok brændstof i vores tank.

Dens lysstyrke er gradvist stigende og er steget med omkring en fjerdedel siden dens begyndelse, hvilket ændrede den lidt langs hovedsekvensen, men du vil ikke fremlægge andre krav til den. Selvfølgelig støder vi fra tid til anden på koronale masseudstødninger, når Solen spyr en magnetoelektrisk boble ud og bader vores planet med strømme af stråling. Ironisk nok er vores kunstige netværk i dag mest sårbart over for effekten af en koronal masseudslyngning, fordi en elektromagnetisk puls i forbindelse med denne hændelse kan forstyrre driften af store dele af elnettet i en periode fra flere uger til to år. I 1859 forårsagede den største koronale udslyngning i moderne historie gnister i telegrafkontorer og storslåede nordlys. I 2013 anslog London-forsikringsselskabet Lloyd's, at skaden fra en sådan koronal emission i det moderne USA ville være fra 0,6 til 2,6 billioner dollars. … Men sammenlignet med, hvad der sker i andre planetsystemer, er denne aktivitet fuldstændig harmløs.

Men det vil ikke altid være tilfældet. Om cirka 5-7 milliarder år vil "gudernes skumring" begynde for os, den sidste uro, hvor planeterne vil forlade deres baner. Efter at have forladt hovedsekvensen vil Solen blive en rød kæmpe og om få millioner år opsluge Merkur, Venus og muligvis Jorden. Så trækker den sig sammen og kaster halvdelen af sin masse ud i rummet. Astronomer fra nabostjerner vil på deres himmel kunne observere en "ny" ekspanderende skal af mousserende gas, der vil forsvinde om et par tusinde år.

Solen vil ikke længere holde den ydre Oort-sky, hvis kroppe vil vandre gennem det interstellare rum som kosmiske spøgelser. Det, der er tilbage af stjernen, vil trække sig sammen, indtil det bliver en hvid dværg, et ekstremt tæt legeme, der skinner med hvidt lys fra dens gravitationsenergi - knapt nok levende, men lysstærk, på størrelse med Jorden, men en milliard gange tungere. Vi tror, at dette er vores solsystems skæbne, dels fordi Solen er en almindelig stjerne, og vi ser mange eksempler på sådanne stjerner på forskellige stadier af evolutionen, og dels fordi vores teoretiske forståelse af sådanne processer er sprunget fremad og er i god overensstemmelse med resultaterne af observationer.

Efter at udvidelsen af den røde kæmpe slutter, og Solen bliver en hvid dværg, vil planeter, asteroider og andre rester af det indre solsystem begynde at falde ned på den i en spiral - først på grund af gassens deceleration, og derefter pga. virkning af tidevandskræfter - indtil de supertætte rester vil stjernerne ikke sprænge planeterne i stykker én efter én. Til sidst vil der være en skive af jordlignende materialer, hovedsageligt bestående af Jordens og Venus afrevne kapper, som vil spiralere ned på den ødelagte stjerne.

Dette er ikke bare en fantasi: Astronomer ser dette billede i de spektroskopiske indikatorer fra flere nabo "forurenede hvide dværge", hvor de klippedannende elementer - magnesium, jern, silicium, oxygen - er til stede i stjernens atmosfære i mængder svarende til sammensætning af mineraler fra silikatklassen, såsom olivin. Dette er den sidste påmindelse om fortidens jordlignende planeter.

***

Planeter, der dannes omkring stjerner, der er meget større end Solen, vil have en mindre interessant skæbne. Massive stjerner brænder ved temperaturer på hundreder af millioner af grader og forbruger brint, helium, kulstof, nitrogen, oxygen og silicium i voldsom fusion. Produkterne af disse reaktioner bliver stadigt tungere grundstoffer, indtil stjernen når en kritisk tilstand og eksploderer som en supernova, spreder dens indre omkring flere lysår i diameter og danner samtidig næsten alle tunge grundstoffer. Spørgsmålet om fremtiden for planetsystemet, som kunne have dannet sig omkring det, bliver til et retorisk spørgsmål.

Nu er alle øjne rettet mod Betelgeuse, en lysende stjerne, der danner venstre skulder af stjernebilledet Orion. Den er 600 lysår væk fra Jorden, hvilket betyder, at den ikke er for langt væk, men heldigvis ikke blandt vores nærmeste naboer. Betelgeuses masse er otte gange Solens, og ifølge evolutionære modeller er den omkring 10 millioner år gammel.

Inden for et par uger vil denne stjernes eksplosion være sammenlignelig i lysstyrke med Månens udstråling, og så vil den begynde at falme; hvis dette ikke gjorde indtryk på dig, så husk, at fra en afstand på 1 astronomisk enhed er det som at se en brintbombe eksplodere i en nærliggende gård. I løbet af geologisk tid er supernovaer eksploderet meget tættere på Jorden, bestrålet vores planet og nogle gange ført til masseudryddelser på den, men ingen af stjernerne tættest på os kommer til at eksplodere nu.

"Handzonen" for denne type supernova er fra 25 til 50 lysår, så Betelgeuse udgør ingen trussel for os.

Da den er relativt tæt på og har en gigantisk størrelse, er denne stjerne den første, vi kunne se i detaljer gennem et teleskop. Selvom kvaliteten af billederne er dårlig, viser de, at Betelgeuse er en mærkelig uregelmæssig sfæroid, der ligner en delvist tømt ballon, som laver en omdrejning på sin akse på 30 år. Vi ser en enorm fane eller deformation af Pierre Kervella et al., "The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties from ALMA," Astronomy & Astrophysics 609 (2018), muligvis forårsaget af global termisk ubalance. Det ser ud til, at hun virkelig er klar til at eksplodere når som helst. Men i sandhed, for at nogen af os skulle have en chance for at se lyset af denne begivenhed, måtte Betelgeuse flyve i stykker i Keplers og Shakespeares dage.

Når en massiv stjerne eksploderer, bliver dørene til dens kemiske køkken blæst af deres hængsler. Aske fra en termonuklear ildsted spredes i alle retninger, så helium, kulstof, nitrogen, oxygen, silicium, magnesium, jern, nikkel og andre fusionsprodukter spredes med en hastighed på hundredvis af kilometer i sekundet. I løbet af bevægelsen bliver disse atomkerner, der når en maksimal masse på 60 atomenheder, massivt bombarderet af en strøm af højenergi-neutroner (partikler med samme masse som protoner, men uden en elektrisk ladning), der kommer fra den kollapsende stjernekerne..

Fra tid til anden binder en neutron, der kolliderer med kernen af et atom, sig til den; som et resultat af alt dette er en supernovaeksplosion ledsaget af den hurtige syntese af mere komplekse elementer, der anses for nødvendige for eksistensen af liv, såvel som mange radioaktive. Nogle af disse isotoper har en halveringstid på kun sekunder, andre, som f.eks ⁶⁰Fe og ²⁶Al, henfald i omkring den million år, det tog dannelsen af vores protoplanetariske tåge, og den tredje, f.eks. ²³⁸U, der er lang vej igen: de giver geologisk opvarmning i milliarder af år. Overskriften svarer til det samlede antal protoner og neutroner i kernen - det kaldes atommasse.

Dette er, hvad der sker, når Betelgeuse eksploderer. På et sekund vil dens kerne krympe til størrelsen af en neutronstjerne – et objekt så tæt, at en teskefuld af dets stof vejer en milliard tons – og muligvis blive til et sort hul. I samme øjeblik vil Betelgeuse bryde ud omkring 10⁵⁷ neutrinoer, som bortfører energi så hurtigt, at chokbølgen vil rive stjernen fra hinanden.

Det vil være som eksplosionen af en atombombe, men billioner af gange stærkere.

For observatører fra Jorden vil Betelgeuse stige i lysstyrke over flere dage, indtil stjernen oversvømmer sin del af himlen med lys. I løbet af de næste par uger vil den falme og derefter krybe ind i den glødende tåge af en gassky, bestrålet af et kompakt monster i midten.

Supernovaer blegner i forhold til de kilonøse eksplosioner, som opstår, når to neutronstjerner falder i fælden af gensidig tiltrækning og spiraler sammen til en kollision. Måske er det takket være kilonovs, at tungere grundstoffer som guld og molybdæn dukkede op i rummet. … Disse to kroppe er allerede ufatteligt tætte - hver har Solens masse, pakket ind i volumenet af en 10 kilometer lang asteroide - så deres fusion forårsager gravitationsbølger, krusninger i strukturen af rum og tid.

Langt forudsagte gravitationsbølger blev første gang optaget i 2015 med et milliard-dollar instrument kaldet LIGO Den første gravitationsbølge blev optaget af Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) i september 2015. fusionen af to sorte huller i en afstand af 1,3 milliarder lysår fra Jorden. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, "Laser-interferometric gravitational-wave observatory"). Senere, i 2017, ankom gravitationsbølgen med en forskel på 1,7 sekunder med et udbrud af gammastråling optaget af en helt anden enhed - som et tordenblik og et lyn.

Det er forbløffende, at gravitations- og elektromagnetiske bølger (det vil sige fotoner) har rejst gennem rum og tid i milliarder af år, og det ser ud til, at de er fuldstændig uafhængige af hinanden (tyngdekraften og lyset er forskellige ting), men ikke desto mindre er nået frem til samme tid. Måske er dette et trivielt eller forudsigeligt fænomen, men for mig personligt fyldte denne synkronicitet af tyngdekraft og lys universets enhed med dyb mening. Eksplosionen af en kilonova for milliarder år siden, for en milliard lysår siden, virker som en fjern lyd af en klokke, hvis lyd får dig til at føle dig som aldrig før en forbindelse med dem, der måtte eksistere et sted i dybet af rummet. Det er som at se på månen, tænke på dine kære og huske, at de også ser den.

Hvis du vil vide, hvordan universet opstod, hvor ellers liv kan eksistere, og hvorfor planeter er så forskellige, er denne bog helt sikkert noget for dig. Eric Asfog taler i detaljer om fortiden og fremtiden for solsystemet og kosmos generelt.

Alpina Non-Fiction giver Lifehacker-læsere 15 % rabat på papirversionen af When the Earth Had Two Moons ved at bruge TWOMOONS-kampagnekoden.