Что будет с Солнечной системой, когда умрет Солнце?
Наше Солнце находится в середине жизненного пути — ему около 4.5 миллиардов лет. За это время успело произойти очень многое: образовалась Земля, на ней появилась жизнь, которая несколько раз была на волосок от гибели из-за массовых вымираний. Временами планета была действительно водным миром, а когда-то по огромным просторам суши гуляли динозавры.
До смерти нашего Солнца еще далеко — примерно 4,5 миллиарда лет, плюс-минус. Скорее всего, человечество как биологический вид его не застанет: есть далеко не нулевой шанс, что мы так или иначе последуем путем динозавров. В любом случае, сейчас для нас сроки больше нескольких тысячелетий сравнимы с бесконечностью, но все же есть чисто научный интерес: когда Солнце умрет, что станет с нашей Солнечной системой?
Проблемы с нашим светилом начнутся еще на моменте его старения. Сейчас оно получает энергию из ядерного синтеза водорода. Результат этой реакции — гелий — остается в ядре и продолжает там накапливаться. Из-за того, что гелия становится все больше, Солнцу становится все труднее производить энергию, и для поддержания ядерных реакций звезде нужно или поднимать температуру, или увеличивать давление.
Но так как количество вещества за пределами ядра практически не меняется, то и давление также остается неизменным. Так что Солнцу, чтобы продолжать производить энергию, приходится повышать температуру ядерных реакций — а это, разумеется, заставляет сильнее греться его ядро. Все это означает, что с возрастом наше светило становится все ярче.
Да, как бы странно это ни звучало, динозавры наблюдали более тусклое Солнце, чем мы видим сегодня, и «всего» через несколько сотен миллионов лет из-за нагрева последнего Земля станет слишком горячей, чтобы мы смогли на ней комфортно жить. Наша атмосфера исчезнет. Наши океаны испарятся. На какое-то время наша планета станет похожа на Венеру с ее безудержным парниковым эффектом и плотной удушающей атмосферой из углекислого газа.
Думаете, это конец? Увы, дальше будет только хуже.
На заключительных стадиях синтеза водорода, когда в ядре его останется совсем мало, наше Солнце начнет набухать и раздуваться, искажаясь и краснея. Гигантское красное Солнце скорее всего поглотит Меркурий и Венеру. С Землей вопрос спорный — наше светило может и не расшириться на 150 миллионов километров. Но все еще если увеличившаяся атмосфера Солнца действительно достигнет нашей планеты, Земля растворится в ней менее чем за сутки.
Но даже если расширение Солнца прекратится до нашей планеты, Земля все равно потеряет свой первоначальный вид. Крайне высокие температуры и мощный солнечный ветер будут достаточно интенсивными, чтобы испарить горные породы, не оставив после себя ничего, кроме плотного железного ядра нашей планеты.
Внешние планеты также едва ли оценят горячее гостеприимство большого Солнца. Кольца Сатурна почти полностью состоят из водяного льда, и наше светило в будущем их растопит, превратив эту красивую планету в аналог Юпитера. Это же относится и к различным ледяным мирам, вращающимся вокруг этих гигантов. Европа, Энцелад и остальные спутники потеряют свои ледяные оболочки — от них останутся лишь каменистые ядра, или же они вообще развалятся на части.
Также повышенная солнечная радиация поразит четыре внешние планеты, частично сдув с них атмосферы. Но по мере того, как Солнце продолжит увеличиваться в размерах, некоторые из внешних «щупалец» его атмосферы могут найти путь к газовым гигантам, будучи притянутыми гравитацией. Питаясь этим материалом, внешние планеты могут стать даже больше, чем сейчас.
Но и это еще не конец. На заключительной стадии агонии Солнце будет многократно расширяться и сжиматься, пульсируя таким образом миллионы лет. С точки зрения гравитации, это не самая стабильная ситуация. Искаженное Солнце будет притягивать и отталкивать внешние планеты, отправляя их по запутанным орбитам, потенциально втягивая в свои смертельные объятия или полностью выталкивая из системы.
Возможный конец Земли.
В течение этих нестабильных нескольких сотен миллионов лет самые отдаленные части нашей Солнечной системы будут относительно неплохим местом, чтобы называть их новым домом. При таком большом количестве тепла и света, исходящих от гигантского красного Солнца, обитаемая зона — область вокруг звезды, где температуры как раз подходят для существования жидкой воды — сместится наружу.
Как мы предположили выше, сначала луны внешних планет будут таять, теряя свои ледяные оболочки и потенциально превращяя их в океаны с жидкой водой на своей поверхности. В конце концов, объекты пояса Койпера, включая Плутон и его меньших собратьев, также потеряют свой лед. Самые большие из них могут превратиться в мини-Земли, вращающиеся вокруг далекого искаженного красного Солнца.
Но в итоге, после длительной агонии, наше Солнце сдастся, сбросив с себя внешнюю атмосферу в серии вспышек, которые оставят после себя лишь ядро звезды: раскаленный добела кусок углерода и кислорода. Этот белый карлик изначально будет крайне горячим, да и к тому же испускающим рентгеновское излучение, которое может нанести серьезный ущерб жизни, какой мы ее знаем. Но через миллиард лет или около того Солнце успокоится, температуры снизятся, и наша звезда будет существовать в таком практически неизменном виде многие миллиарды лет.
Рядом с этим тусклым белым карликом появится новая обитаемая зона, но поскольку новое Солнце будет достаточно прохладным, эта зона будет невероятно близка к нему — намного ближе, чем Меркурий вращается вокруг нашего светила сегодня. На таком расстоянии любая планета (или планетарное ядро) будет уязвима для приливных сил — красивый способ показать, как гравитация белого карлика может разорвать планету в клочья.
Вот таким не самым веселым будет конец нашей Солнечной системы, но скорее всего нас это не коснется.
Источник
Смерть Солнца может означать новую жизнь во внешней солнечной системе
Что будет с солнечной системой, когда Солнце умрет? Наша звезда питается от ядерного синтеза и превращает водород в гелий в процессе, превращая массу в энергию. Как только запас топлива закончится, Солнце начнет резко расти. Его внешние слои будут расширяться до тех пор, пока они не охватят большую часть солнечной системы, оно станет тем, что астрономы называют красным гигантом.
И что будет с планетами, когда Солнце войдет в фазу красного гиганта? Развязка Солнечной системы все еще является предметом дискуссий среди ученых. Точно, насколько расширится Солнце и как изменятся условия, пока не ясно. Но некоторые вещи кажутся вероятными.
Медленная смерть уничтожит жизнь на Земле, но она также может создать обитаемые миры в самых холодных уголках Солнечной системы.
Любой оставшийся в живых человек может найти убежище на Плутоне и других отдаленных планетах гномов в Поясе Койпера, регионе за Нептуном, заполненном ледяными космическими камнями.
По мере того как наше Солнце расширяется, эти миры внезапно окажутся в условиях, необходимыми для эволюции жизни.
Это «обитаемые миры с отсроченной жизнеспособностью», говорит ученый-планетист Алан Стерн из Юго-западного исследовательского института.
«Позднее в жизни Солнца — в фазе красного гиганта — Пояс Койпера станет метафорическим Майами-Бич», — говорит Стерн.
Смерть Солнца
Давайте быстро прогуляемся по нашей солнечной системе в последние дни Солнца.
Меркурий
На протяжении всей истории Солнечной системы самая близкая к светилу планета запекалась под Солнцем. Но даже сегодня Меркурий все еще цепляется за ледяные участки. По мере того, как наша звезда стареет, она испаряет эти оставшиеся летучие вещества, прежде чем в конечном итоге испарит всю планету.
Венера
Венеру иногда называют «близнецом Земли», потому что соседний мир очень похож по размеру и составу. Но адская поверхность Венеры имеет мало общего с идеальными условиями Земли. Поскольку Солнце расширится, оно сожжет атмосферу Венеры. И она тоже будет поглощена Солнцем.
Земля
Хотя у Солнца остаться 5 миллиардов лет до того, как у него кончится топливо, жизнь на Земле, вероятно, будет стерта задолго до того, как это произойдет. Это потому, что Солнце на самом деле уже становится ярче. По некоторым оценкам, может пройти всего лишь миллиард лет, прежде чем солнечная радиация станет слишком высокой для жизни на Земле.
Это выглядит как не скорое событие. Но, для сравнения, жизнь на этой планете уже существует более 3 миллиардов лет.
И когда Солнце превратится в красного гиганта, Земля также испарится — возможно, через несколько миллионов лет после того, как Меркурий и Венера будут поглощены. Все скалы, окаменелости и останки существ, которые здесь жили, будут сожжены растущим шаром Солнца, стирая любые следы существования человечества на Земле.
Но не все ученые согласны с такой интерпретацией. Некоторые подозревают, что Солнце прекратит расти прямо перед тем, как полностью поглотит нашу планету. Другие ученые предложили схемы для перемещения Земли вглубь Солнечной системы путем медленного увеличения ее орбиты. К счастью, эта дискуссия все еще носит чисто академический характер для всех нас, живущих сегодня.
Даже излучение нашего молодого Солнца было слишком большим для Марса, чтобы удерживать атмосферу, способную защитить сложную жизнь. Тем не менее, последние данные показали, что у Марса все еще может быть вода, скрывающаяся под его поверхностью. Марс может избежать фактического достижения Солнца, он находится на границе, но эта вода, скорее всего, исчезнет к тому времени, когда красная гигантская звезда захватит внутреннюю солнечную систему.
Газовые планеты-гиганты
Когда наше красное гигантское Солнце поглотит внутренние планеты, часть их материала, вероятно, будет выбрасываться глубже в солнечную систему, чтобы быть ассимилированной в тела газовых гигантов.
Однако приближающаяся граница нашей звезды также испарит любимые кольца Сатурна, которые сделаны из льда. Та же участь, вероятно, ожидает сегодняшние ледяные океанические миры, такие как луна Юпитера Европа и Сатурна Энцелад, чьи толстые ледяные покровы будут потеряны в пустоте.
Новая обитаемая зона?
Как только наше Солнце станет красным гигантом, Плутон и его кузены в Поясе Койпера, плюс спутник Нептуна Тритон, могут стать самой ценной недвижимостью в Солнечной системе.
Сегодня в этих мирах содержится много водяного льда и сложных органических материалов. Некоторые из них могли даже скрывать океаны под своими ледяными поверхностями или, по крайней мере, скрывали в далеком прошлом. Но температура поверхности на планетах-карликах, таких как Плутон, обычно находится на неблагоприятных сотнях градусов ниже нуля.
Но к тому времени, когда Земля станет огнем, температура на Плутоне будет примерно такой же, как и сегодня на нашей планете.
«Когда Солнце станет красным гигантом, температуры на поверхности Плутона будут примерно такими же, как и средние температуры на поверхности Земли», — говорит Стерн. В исследовании, опубликованном в журнале Astrobiology в 2003 году, он рассмотрел перспективы жизни во внешней солнечной системе после того, как Солнце войдет в фазу красного гиганта.
Земля будет тостом, но Плутон будет мягким и наполненным теми же видами сложных органических соединений, которые существовали, когда жизнь впервые возникла на нашей собственной планете. Стерн говорит, что у Плутона, вероятно, будет плотная атмосфера и поверхность жидкой воды. В совокупности, миры от кометоподобных космических камней до карликовых планет, таких как Эрида и Седна, в этой новой обитаемой зоне будут иметь в три раза большую площадь поверхности, чем все четыре планеты внутренней солнечной системы вместе взятые.
Это может показаться академической дискуссией, имеющей отношение только к нашим дальним потомкам, если им повезет выжить миллиарды лет спустя. Однако, как указывает Стерн, сегодня в галактике Млечный Путь около 1 миллиарда красных гигантских звезд. Это место, где живые существа могут развиваться, а потом погибать, поскольку их звезды поглощают их.
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