Jak a kdy sluneční soustava zemře

2024 Autor: Malcolm Clapton | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 03:50

Máme ještě trochu času, asi 5-7 miliard let.

Dříve se kolem Země otáčely dva měsíce, které se poté spojily. Titan, satelit Saturnu, je ideálním analogem naší planety, může mít život. A asteroidům, které jsou mezi Jupiterem a Plutem, se z nějakého důvodu říká „kentauři“. O těchto a dalších faktech o vesmíru se můžete dozvědět z knihy „Když Země měla dva měsíce. Kanibalské planety, ledoví obři, bahenní komety a další svítidla noční oblohy“, kterou nedávno vydalo nakladatelství „Alpina non-fiction“.

Tvůrcem fascinující exkurze do historie sluneční soustavy je Eric Asfog, americký planetární vědec a astronom. Autor působí nejen v Laboratoři pro studium planet a Měsíce v Tucsonu, ale aktivně se účastní i expedic NASA. Například mise Galileo, která zkoumala Jupiter a jeho měsíce. Lifehacker zveřejňuje úryvek z první kapitoly vědcovy práce.

Jako motor s vnitřním spalováním, který se při studeném startu někdy vzplane, mladé Slunce prožívalo prvních několik milionů let nepravidelné výbuchy vysoké aktivity. Hvězdy procházející tímto vývojovým stádiem se nazývají hvězdy T Tauri podle dobře prozkoumané aktivní hvězdy v odpovídajícím souhvězdí. Poté, co hvězdy prošly fází porodních bolestí, nakonec se podřídí pravidlu, že nejtěžší a nejjasnější z nich se stanou modrými, obrovskými a velmi horkými, zatímco ty nejmenší zčervenají, vychladnou a matné.

Pokud vynesete všechny známé hvězdy do grafu, s modrými hvězdami nalevo, červenými napravo, matnými dole a jasnými nahoře, obvykle se seřadí podél čáry jdoucí zleva nahoře. rohu do pravého dolního rohu. Tato čára se nazývá hlavní posloupnost a žluté Slunce je přímo uprostřed ní. Také hlavní sekvence má mnoho výjimek, stejně jako odnože, kde sídlí mladé hvězdy, které se ještě nevyvinuly do hlavní sekvence, a staré hvězdy, které ji již opustily.

Slunce, velmi obyčejná hvězda, vyzařuje své teplo a světlo s téměř konstantní intenzitou po dobu 4,5 miliardy let. Není tak malý jako červení trpaslíci, kteří spalují extrémně ekonomicky. Ale ne tak velký, aby shořel za 10 milionů let, jak se to stává u modrých obrů, kteří se stávají supernovami.

Naše Slunce je dobrá hvězda a v nádrži máme stále dost paliva.

Jeho svítivost se postupně zvyšuje, od svého vzniku stoupla zhruba o čtvrtinu, což ji mírně posunulo po hlavní sekvenci, ale další nároky na ni prezentovat nebudete. Samozřejmě se čas od času setkáváme s výrony koronální hmoty, kdy Slunce vyvrhne magnetoelektrickou bublinu a zaplaví naši planetu proudy záření. Je ironií, že dnes je naše umělá síť nejzranitelnější vůči efektu výronu koronální hmoty, protože elektromagnetický impuls spojený s touto událostí může narušit provoz velkých úseků elektrické sítě na dobu od několika týdnů do dvou let. V roce 1859 způsobila největší koronální výron v moderní historii jiskry v telegrafních kancelářích a velkolepou polární záři. V roce 2013 londýnská pojišťovací společnost Lloyd's odhadla, že škody z takové koronální emise v moderních Spojených státech by byly od 0,6 do 2,6 bilionu dolarů. … Ale ve srovnání s tím, co se děje v jiných planetárních systémech, je tato činnost zcela neškodná.

Ale nebude tomu tak vždy. Zhruba za 5-7 miliard let pro nás začne „soumrak bohů“, poslední zmatek, během kterého planety opustí své oběžné dráhy. Po opuštění hlavní sekvence se ze Slunce stane červený obr a za pár milionů let pohltí Merkur, Venuši a možná i Zemi. Pak se smrští a vymrští polovinu své hmoty do vesmíru. Astronomové ze sousedních hvězd budou moci na své obloze pozorovat „nový“, rozpínající se obal jiskřivého plynu, který za několik tisíc let zmizí.

Slunce již neudrží vnější Oortův oblak, jehož těla se vydají na putování mezihvězdným prostorem jako vesmírní duchové. To, co z hvězdy zůstane, se bude smršťovat, až se z ní stane bílý trpaslík, extrémně husté těleso, které září bílým světlem ze své gravitační energie – sotva živé, ale jasné, velikosti Země, ale miliardkrát těžší. Věříme, že toto je osud naší sluneční soustavy, zčásti proto, že Slunce je obyčejná hvězda a vidíme mnoho příkladů takových hvězd v různých fázích vývoje, a zčásti proto, že naše teoretické chápání takových procesů poskočilo kupředu a je v dobré shodě s výsledky pozorování.

Poté, co expanze rudého obra skončí a ze Slunce se stane bílý trpaslík, začnou na něj ve spirále padat planety, planetky a další zbytky vnitřní sluneční soustavy – nejprve v důsledku zpomalení plynu, a poté v důsledku působení slapových sil - dokud superhusté zbytky hvězdy nerozfouknou planety na cáry jednu po druhé. Nakonec zde bude disk materiálů podobných Zemi, sestávající především z odtržených plášťů Země a Venuše, který se spirálovitě stočí dolů na zničenou hvězdu.

Není to jen fantazie: astronomové vidí tento obrázek ve spektroskopických indikátorech několika sousedních „znečištěných bílých trpaslíků“, kde jsou horninotvorné prvky – hořčík, železo, křemík, kyslík – přítomny v atmosféře hvězdy v množství odpovídajícím složení minerálů ze silikátové třídy, jako je olivín. Toto je poslední připomínka planet podobných Zemi z minulosti.

***

Planety, které se tvoří kolem hvězd, které jsou mnohem větší než Slunce, budou mít méně zajímavý osud. Masivní hvězdy hoří při teplotách stovek milionů stupňů a při prudké fúzi spotřebovávají vodík, helium, uhlík, dusík, kyslík a křemík. Produkty těchto reakcí se stávají stále těžšími prvky, dokud hvězda nedosáhne kritického stavu a exploduje jako supernova, rozptýlí své vnitřnosti kolem několika světelných let v průměru a současně vytvoří téměř všechny těžké prvky. Otázka budoucnosti planetární soustavy, která se kolem ní mohla zformovat, se mění v rétorickou.

Nyní jsou všechny oči upřeny na Betelgeuse, jasnou hvězdu, která tvoří levé rameno souhvězdí Orion. Je 600 světelných let daleko od Země, což znamená, že není příliš daleko, ale naštěstí nepatří mezi naše nejbližší sousedy. Hmotnost Betelgeuse je osmkrát větší než hmotnost Slunce a podle evolučních modelů je stará asi 10 milionů let.

Během několika týdnů bude exploze této hvězdy srovnatelná s jasností se zářením Měsíce a poté začne slábnout; pokud vás to nezaujalo, pak mějte na paměti, že ze vzdálenosti 1 astronomické jednotky je to jako sledovat výbuch vodíkové bomby na blízkém dvoře. V průběhu geologického času supernovy explodovaly mnohem blíže k Zemi, ozařovaly naši planetu a někdy na ní vedly k hromadnému vymírání, ale žádná z nejbližších hvězd se nyní nechystá explodovat.

„Zásahová zóna“tohoto typu supernovy je od 25 do 50 světelných let, takže Betelgeuse pro nás nepředstavuje žádnou hrozbu.

Vzhledem k tomu, že je poměrně blízko a má gigantickou velikost, je tato hvězda první, kterou jsme mohli podrobně vidět dalekohledem. I když je kvalita snímků špatná, ukazují, že Betelgeuse je podivně nepravidelný sféroid, připomínající částečně vyfouknutý balón, který udělá jednu otáčku kolem své osy za 30 let. Vidíme obrovský oblak nebo deformaci od Pierra Kervelly a kol., „The Close Circumstellar Environment of Betelgeuse V. Rotation Velocity and Molecular Envelope Properties from ALMA“, Astronomy & Astrophysics 609 (2018), pravděpodobně způsobenou globální tepelnou nerovnováhou. Zdá se, že je opravdu připravena každou chvíli vybuchnout. Ale ve skutečnosti, aby měl kdokoli z nás šanci spatřit světlo této události, musela Betelgeuse v dobách Keplera a Shakespeara rozletět na kusy.

Když mohutná hvězda exploduje, dveře její chemické kuchyně se vysypou z pantů. Popel z termonukleárního krbu se rozptyluje do všech stran, takže helium, uhlík, dusík, kyslík, křemík, hořčík, železo, nikl a další produkty fúze se šíří rychlostí stovek kilometrů za sekundu. V průběhu pohybu jsou tato atomová jádra, dosahující maximální hmotnosti 60 atomových jednotek, masivně bombardována proudem vysokoenergetických neutronů (částice o hmotnosti stejné jako protony, ale bez elektrického náboje), které vycházejí z kolabujícího jádra hvězdy..

Čas od času se k němu připojí neutron, který se srazí s jádrem atomu; v důsledku toho všeho je výbuch supernovy doprovázen rychlou syntézou složitějších prvků, které jsou považovány za nezbytné pro existenci života, a také mnoha radioaktivních. Některé z těchto izotopů mají poločas rozpadu jen sekund, jiné, jako např ⁶⁰Fe a ²⁶Al, rozpadá se asi za milion let, co trvalo vytvoření naší protoplanetární mlhoviny, a třetí, řekněme ²³⁸U, k tomu je dlouhá cesta: zajišťují geologický ohřev po miliardy let Horní index odpovídá celkovému počtu protonů a neutronů v jádře – tomu se říká atomová hmotnost.

To se stane, když Betelgeuse exploduje. Během vteřiny se její jádro smrští na velikost neutronové hvězdy – objektu tak hustého, že lžička jeho látky váží miliardu tun – a možná se stane černou dírou. Ve stejnou chvíli Betelgeuse vybuchne asi 10⁵⁷ neutrina, která odnášejí energii tak rychle, že rázová vlna hvězdu roztrhne.

Bude to jako výbuch atomové bomby, ale bilionkrát silnější.

Pro pozorovatele ze Země bude Betelgeuse během několika dní zvyšovat jas, dokud hvězda nezaplaví svou část oblohy světlem. Během několika příštích týdnů zmizí a poté se vplíží do zářící mlhoviny plynového mračna, ozářeného kompaktním monstrem v jejím středu.

Supernovy blednou ve srovnání s kilonózními explozemi, ke kterým dochází, když se dvě neutronové hvězdy dostanou do pasti vzájemné přitažlivosti a spirálovitě se srazí. Možná právě díky kilonovům se ve vesmíru objevily těžší prvky jako zlato a molybden. … Tato dvě tělesa jsou již nepředstavitelně hustá - každé má hmotnost Slunce, zabalenou do objemu 10kilometrového asteroidu - takže jejich spojení způsobuje gravitační vlny, vlnění ve struktuře prostoru a času.

Dlouho předpovídané gravitační vlny byly poprvé zaznamenány v roce 2015 miliardovým přístrojem s názvem LIGO První gravitační vlna byla zaznamenána laserovým interferometrem Gravitational-Wave Observatory (LIGO) v září 2015. sloučení dvou černých děr ve vzdálenosti 1,3 miliard světelných let od Země. (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, "Laser-interferometric gravitational-wave observatory"). Později, v roce 2017, gravitační vlna dorazila s rozdílem 1,7 sekundy se zábleskem gama záření zaznamenaným zcela jiným zařízením - jako blesk a záblesk.

Je úžasné, že gravitační a elektromagnetické vlny (tedy fotony) putovaly prostorem a časem miliardy let a zdá se, že jsou na sobě zcela nezávislé (gravitace a světlo jsou různé věci), ale přesto dospěly k stejný čas. Možná je to triviální nebo předvídatelný jev, ale pro mě osobně tato synchronicita gravitace a světla naplnila jednotu Vesmíru hlubokým významem. Výbuch kilonova před miliardou let, před miliardou světelných let, se zdá jako vzdálený zvuk zvonu, jehož zvuk ve vás vyvolává pocit jako nikdy předtím spojení s těmi, kteří možná existují někde v hlubinách vesmíru. Je to jako dívat se na měsíc, myslet na své blízké a pamatovat si, že oni ho také vidí.

Pokud chcete vědět, jak vznikl Vesmír, kde jinde může existovat život a proč jsou planety tak odlišné, tato kniha je rozhodně pro vás. Eric Asfog podrobně hovoří o minulosti a budoucnosti sluneční soustavy a vesmíru obecně.

Alpina Non-Fiction dává čtenářům Lifehackeru 15% slevu na papírovou verzi Když Země měla dva měsíce pomocí promo kódu TWOMOONS.